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法兰垫片专题（初稿）•管法兰及其垫片、紧固件统称为法兰接头。法兰接头是工程设计中使用极为普遍、涉及面非常广泛的一种零部件，是配管设计、管件阀门中必不可少的零件，而且也是设备、设备零部件(如人孔、视镜、液面计等)中必备的构件提纲•法兰连接的密封原理•法兰密封面形式•垫片的类型•垫片的选用•法兰拆卸的要求•螺栓螺母的选用垫片的选择与使用•在学习垫片使用之前，先简要介绍一下法兰：•法兰连接的密封原理：•法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于法兰压紧面之间的垫圈压紧，当垫片单位面积上所受的压紧力达到某一值时，借助于垫圈的变形，把法兰密封表面上的凹凸不平坑填满，这样就为阻止介质泄漏形成了初始密封条件。种类:带颈平焊法兰（只需单面焊，压力低）、带颈对焊法兰、整体法兰（一般与阀门等焊接为一整体）、环松套法兰（压力低，腐蚀性强）、承插法兰、长高颈法兰及盲法兰等。法兰密封面形式共三种：平面型密封面法兰；凹凸型密封面法兰；榫槽型密封面法兰。法兰密封面形式•（1）平面型密封面：密封表面是一个突出的平滑平面，这种密封面结构简单，加工方便，使螺栓上紧后，垫圈材料容易向两侧伸展，不易压紧，用于所需压紧力不高且介质无毒的场合。我们常用的平面型法兰通常是在密封面加二道凹槽。2.凹凸型密封面：•它是由一个凸面和一个凹面所组成的，在凹面上放置垫圈，压紧时由于凹面的外侧挡台，垫圈不会被挤出来。（3）榫槽型密封面：•是由一个榫和一个槽组成，•垫圈放在槽内，这种密封面规定不用金属软垫圈，可采用缠绕式或金属包垫圈，垫圈宽度16－25mm，容易获得良好密封效果，广泛用于易燃易爆有毒介质，密封面凸面容易损坏，运输拆装都应注意。垫片的选型标准•（1）进口设备：ASME标准ANSI标准BS标准DIN标准JIS标准•（2）电力行业：中国国家GB•（3）化工行业：HG标准（欧洲体系、美洲体系）•（4）石油化工企业：SH标准•（5）机械行业：JB／T标准•（6）冶金行业：中国国家标准GBJB／T标准HG标准•（7）市政建设：中国国家标准GBJB／T标准垫片分类垫片的结构型式内环作用防止密封元件本体因刚性不足向内弯曲；填补密封件与法兰之间的空隙，避免此空隙干扰流体的流动；避免流体对垫片的冲蚀。外环作用：安装对中；防止密封元件过分压缩而损坏；防止垫片吹出。密封过程1垫片密封机理泄漏的根本原因是由于接触面上存在间隙，而接触面两侧的压力差、浓度差则是泄漏的推动力。受加工精度及密封面形式等因素影响，密封面上存在间隙在所难免，这就造成密封面不完全吻合，从而发生泄漏。要减少泄漏，就必须使接触面最大程度的嵌合，即减小泄漏通道的截面积，使泄漏阻力大于推动力。泄漏形式法兰拆卸与紧固：•（1）拆卸法兰时，应注意不能面部直接面对法兰，先拆远端或下部螺栓，以免容器或管线憋压喷溅到脸上或身上，造成不必要的伤害。这样操作有何风险？法兰拆卸与紧固：•（2）拆卸低管线法兰时，应准备好容器，接好容器或管线中的物料。•（3）拆卸法兰时，应选用同等型号的梅花搬手，一般不提倡用活搬手及插搬手。（活搬手及插搬手用力过大时，易造成螺母边角圆化）•（4）拆卸法兰时，应避免用力过大，造成工具折断，螺栓折断，而使作业人员发生磕碰伤。•（5）紧固法兰时，应选用压力等级、密封面大小适合，与介质相符合的垫片。法兰拆卸与紧固：•（6）紧固法兰时，先插入三条螺栓，待垫片放入后，使垫片与法兰密封面吻合后，再紧固螺栓，找正垫片可用螺丝刀子或钢锯条等，紧固螺栓时，应注意要对角线用力，以免法兰受力不均，而造成法兰漏料或垫片呲开，要使螺栓和法兰面受力均匀。•（7）紧固螺栓法兰时，要做到：法兰两侧螺栓长度基本一致。法兰拆卸与紧固：说说紧固顺序安装前的检查工作•1.垫片的检查：•（1）垫片的材质、型式、尺寸是否符合要求。•（2）垫片表面不允许有机械损伤、颈项刻痕、严重锈蚀、内外边缘破损等缺陷。•（3）选用的垫片应与法兰密封面型式相适应。2.螺栓、螺母的检查•（1）螺栓及螺母的材质、型式、尺寸是否符合要求。•（2）螺母在螺栓上转动应灵活，但不应晃动。•（3）螺栓及螺母不允许有斑疤、毛刺。•（4）螺纹不允许有断缺现象。•（5）螺栓不应有弯曲现象。3.法兰的检查检查法兰的型式是否符合要求，密封面是否光洁，有无机械损伤、刨车车印、颈向刻痕、严重锈蚀、焊疤、油焦残迹等缺陷，如不能修整时应研究具体处理办法。垫片的材质和形式•根据介质的温度、压力、腐蚀性能确定垫片材质，明确垫片型号，非金属软垫片的标识.•（1）石墨垫：通常选用在高温容器等法兰上，如蒸汽线法兰等。•（2）石棉垫：按颜色分：红色为普通低压石棉垫；绿色为耐油石棉垫；黑色为高压石棉垫。通常选用在流体介质腐蚀性不强等容器或管线法兰上，如：水、冷却水、脱盐水等。•（3）聚四氟垫片、四氟夹垫片：通常选用在流体介质较强的容器或管线法兰上，如：酸线、碱线、醛及醇介质等。垫片的几种形式螺栓与螺母•（1）螺栓、螺母的对应关系•M5-----------------8M6----------------10M8----------------14M10---------------17M12---------------19M14--------------22•M16---------------24M18--------------27M20---------------30M22--------------32•(2)选用螺栓、螺母时注意事项•标准螺栓长度一样，公称直径一样，压力等级一样；标准螺母长度一样，公称直径一样，压力等级一样。螺栓、螺母高低压严禁混用。（3）螺栓种类•单头螺栓（六角头、圆头、方头、沉头）•双头螺栓（U形、细腰、全螺纹）•地脚、带孔螺栓、膨胀螺栓、化学螺栓等。管线及法兰安装质量的检查（1）偏口——管线不垂直，不同心；法兰不平行。如下图：两法兰间允许的偏斜值如下：使用非金属垫片时，应小于2mm；使用半金属垫片、椭圆垫、八角垫及与设备连接的法兰，应小于1mm（2）错口——管线和法兰垂直，单补同•如图：在螺栓孔直径及螺栓直径符合标准的情况下，以不用其他工具将螺栓自由地穿入螺栓孔，即认为合格。（3）张口——法兰间隙过大如图：两法兰间允许的张口值如下，管法兰的张口应小于3mm；与设备连接的法兰，应小于2mm.泄漏主要因素•1）介质的物理性质－粘度；•2）工况影响，包括压力、温度等；•3）法兰表面粗糙度的影响；•4）垫片压紧力的影响；•5）垫片尺寸的影响，厚度、宽度。•垫片厚度不同，建立初始密封的条件也不同，垫片表面呈三向受压的应力状态，材料的变形抗力较大，垫片中部变形抗力相对较小。在同样的预紧载荷下，垫片中部较表面更易产生塑性变形，此时建立初始密封也越困难，故当垫片厚度达到一定数值后，密封性能并无改变，甚至恶化。此外，垫片越厚，渗透泄漏的截面积越大，泄漏率也就越大。•在一定范围内，随着垫片宽度的增加，泄漏率呈线性递减。这是因为，在垫片有效宽度内介质泄漏阻力与泄漏通道的长度成正比。但不能说，垫片越宽越好，因为垫片越宽，表面积越大，要产生同样的预紧力，宽垫片的螺栓力要比窄垫片大很多。对金属垫片，取较小的宽度是一个应遵循的重要准则。