常用法兰垫片及钢管选用标准新版
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一、法兰分类及选用
我国现行的法兰标准分为两个体系，分别是PN系列（欧洲体 系）和Class系列（美洲体系）。
PN系列公称压力等级采用PN表示，包括以下九个等级： PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN6.4、 PN100、PN160。
Class系列公称压力等级采用Class表示，包括以下六个等级 ： Class系列150、 Class系列300、 Class600、 Class900、Class1500、Class2500。
三、法兰密封原理及形式
• （1）操作条件的影响。操作条件即是压力，温度，介质 的物化性质。石油化工厂中，低压法兰较多，往往单纯的 压力或者介质因素对法兰泄露的影响并不是主要的。只有 和温度联合作用时，问题才显得严重。当温度反复变化时 ，密封失效的可能性更大。
• （2）设计参数中垫片系数和压紧比的影响。我国目前选 用两者参数是通过查表《钢制压力容器》，但是垫片系数 和压紧比，即使是同一材料，两者系数也还跟垫片宽度， 预紧压力，介质性能，法兰密封面宽度和粗糙度等因素有 关，所以，两系数究竟取多少，目前尚没有权威性的规范 可以选用
一、法兰分类及选用
• LB与PN是压力等级，不是简单的压力单位，就是LB可与 Mpa相互换算，但是LB与PN是不能简单的换算的；
• 因为压力等级本身就应该是无次的，只是不同的等级标准 ，互换时除了要考虑LB与Mpa的换算关系，大概是 Mpa=0.007* LB。
• HG/T20592-2009与HG/T20592-1997，法兰标准中公称 压力的区别。
6
案例四
管道管件之间 的不规范连接， 应使用三通管 件。
7
案例五
管道法兰选型不 当，应为长颈对 焊法兰，避免造 成内部冲蚀。
8
案例七
平盖法兰与设备法兰 标准不一致，已出现 鼓包疲劳变形，存在 安全隐患。
9
管理意识不到位
不熟悉相关标
准及质量验收 规范
存在问题根源
没有核对图 纸与现场
专
业
技 术
常用工业法兰、垫片
维 修 人
及钢管选用标准
员
培
训
尿素厂设备科 2017年9月10日
1
内容提要
1 现场常见问题概述 2 工业管道法兰、管件标准 3 垫片密封及适用范围 4 常用管道标准及选用原则
2
序言
法兰规格型号和压力等级、材质选型不当
现场常见 问题概述
管道法兰之间或与阀门标准不匹配 垫片选用不当，造成不必要泄漏
20
三、法兰密封原理及形式
• 当垫片上压紧力小于有效紧固力时法兰就会发生泄漏，甚 至将垫片吹跑，因此垫片的有效紧固力必须大于管道的操 作压力。两片法兰密封面之间的距离，在操作状态要比初 始状态大，这时垫片与法兰密封面的紧密性是靠垫片的回 弹力来保证的。 可以这么说，在初始密封阶段，垫片的表面塑性变形 填补法兰密封面的微观不平度起决定性作用；而操作状态 下法兰的密封，垫片内部的弹性回复起主导作用。
三、法兰密封原理及形式
二、法兰结构型式、参数
• 凹凸面法兰
优点：便于对中，能防垫片挤出，较少受到介质的冲刷和腐 蚀。适用于压力较高的场合。
缺点：不便于垫片的更换。
三、法兰密封原理及形式
• 法兰连接确切地说应该是螺栓、法兰、垫片连接，其密封 是靠三者的协同作用实现的，其中垫片是实现密封的核心Байду номын сангаас部件。
• .法兰的密封原理：通过螺栓的预紧力，使垫片和法兰密 封面之间产生足够的压力，以使垫片表面产生的变形足以 填补法兰密封面的微观不平度，达到密封的目的。 为达到上述目的所作用到垫片上的最小单位压紧力， 称为比压力。当与法兰连接的管道达到操作压力时，因内 压的轴向力的作用导致两片法兰有分开的趋势，而螺栓则 有伸长的趋势，作用在垫片上的压紧力将减少。当作用在 垫片有效截面上的压紧力降至某一临界值时，仍能保持密 封，这时垫片上的剩余压紧力即为垫片的有效紧固力。
• 压力换算公式：1巴（bar）=100000帕（Pa）=10牛顿/平 方厘米=0.1Mpa是国际标准组织定义的单位。
• 在HG/T20592-2009法兰标准中压力为PN16，与 HG/T20592-1997法兰标准中压力为PN1.6的压力是相同 的，因为HG/T20592-2009版公称压力是按bar为单位，而 HG/T20592-1997是按Mpa为单位的，16 bar =1.6Mpa。
安装质量把 关不严
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第一部分
工业管道法兰、管件标准
一、法兰的分类及选用 二、 法兰结构形式、参数 三、法兰密封原理 三、 法兰使用范围及代号说明 四、压力容器法兰
11
一、法兰分类及选用
在石油化工装置中，法兰是管道、管件、阀门、仪 表和设备等进行连接的最重要、最常见的形式之一。这种 连接虽具有拆卸方便且不用动火等优点，但因由法兰、螺 栓、垫片三者协同实现密封，其中任一元件出现问题就会 造成泄漏，不仅造成浪费，而且还会污染环境，甚至造成 人员伤亡及财产损失。
管道检修更换的管件与管子直径壁厚不匹配
3
案例一
管道连接法兰一侧为 长颈对焊法兰，另一 侧为平焊法兰，标准 不一致，存在安全隐 患和质量缺陷；
4
案例二
管道弯头与直 管段壁厚和直 径规格不匹配， 焊缝搭接，造 成质量缺陷和 安全隐患。
5
案例三
垫片选型不合适， 造成密封失效， 出现泄漏，给安 全生产带来隐患。
二、法兰结构型式、参数
15
二、法兰结构型式、参数
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二、法兰结构型式、参数
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二、法兰结构型式、参数
板式平焊法兰（PL）
优点：结构简单，加工方便。 缺点：是接触面积大，需要的预紧比压大，螺栓承载大，故
法兰等零件要求高、笨重，垫片易挤出，密封性能较差。 使用压力P≤2.5Mpa，有毒、易燃、易爆介质中不能使用
三、法兰密封原理及形式
三、法兰密封原理及形式
• 法兰密封的泄露主要是密封面间的泄露。由垫片毛细管作 用而发生渗漏的可能性很小。垫片靠外力压紧后，垫片本 身产生的弹性变形和塑性变形，填满密封面上微小的凹凸 不平的间隙，使介质通过密封面的阻力大于密封面两侧的 压差时，即达到密封。但是受到外界条件影响时，密封受 到破坏，从而产生泄露。影响密封的因素主要有以下几个 方面：
一、法兰分类及选用
我国现行的法兰标准分为两个体系，分别是PN系列（欧洲体 系）和Class系列（美洲体系）。
PN系列公称压力等级采用PN表示，包括以下九个等级： PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN6.4、 PN100、PN160。
Class系列公称压力等级采用Class表示，包括以下六个等级 ： Class系列150、 Class系列300、 Class600、 Class900、Class1500、Class2500。
三、法兰密封原理及形式
• （1）操作条件的影响。操作条件即是压力，温度，介质 的物化性质。石油化工厂中，低压法兰较多，往往单纯的 压力或者介质因素对法兰泄露的影响并不是主要的。只有 和温度联合作用时，问题才显得严重。当温度反复变化时 ，密封失效的可能性更大。
• （2）设计参数中垫片系数和压紧比的影响。我国目前选 用两者参数是通过查表《钢制压力容器》，但是垫片系数 和压紧比，即使是同一材料，两者系数也还跟垫片宽度， 预紧压力，介质性能，法兰密封面宽度和粗糙度等因素有 关，所以，两系数究竟取多少，目前尚没有权威性的规范 可以选用
一、法兰分类及选用
• LB与PN是压力等级，不是简单的压力单位，就是LB可与 Mpa相互换算，但是LB与PN是不能简单的换算的；
• 因为压力等级本身就应该是无次的，只是不同的等级标准 ，互换时除了要考虑LB与Mpa的换算关系，大概是 Mpa=0.007* LB。
• HG/T20592-2009与HG/T20592-1997，法兰标准中公称 压力的区别。
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案例四
管道管件之间 的不规范连接， 应使用三通管 件。
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案例五
管道法兰选型不 当，应为长颈对 焊法兰，避免造 成内部冲蚀。
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案例七
平盖法兰与设备法兰 标准不一致，已出现 鼓包疲劳变形，存在 安全隐患。
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管理意识不到位
不熟悉相关标
准及质量验收 规范
存在问题根源
没有核对图 纸与现场
专
业
技 术
常用工业法兰、垫片
维 修 人
及钢管选用标准
员
培
训
尿素厂设备科 2017年9月10日
1
内容提要
1 现场常见问题概述 2 工业管道法兰、管件标准 3 垫片密封及适用范围 4 常用管道标准及选用原则
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序言
法兰规格型号和压力等级、材质选型不当
现场常见 问题概述
管道法兰之间或与阀门标准不匹配 垫片选用不当，造成不必要泄漏
20
三、法兰密封原理及形式
• 当垫片上压紧力小于有效紧固力时法兰就会发生泄漏，甚 至将垫片吹跑，因此垫片的有效紧固力必须大于管道的操 作压力。两片法兰密封面之间的距离，在操作状态要比初 始状态大，这时垫片与法兰密封面的紧密性是靠垫片的回 弹力来保证的。 可以这么说，在初始密封阶段，垫片的表面塑性变形 填补法兰密封面的微观不平度起决定性作用；而操作状态 下法兰的密封，垫片内部的弹性回复起主导作用。
三、法兰密封原理及形式
二、法兰结构型式、参数
• 凹凸面法兰
优点：便于对中，能防垫片挤出，较少受到介质的冲刷和腐 蚀。适用于压力较高的场合。
缺点：不便于垫片的更换。
三、法兰密封原理及形式
• 法兰连接确切地说应该是螺栓、法兰、垫片连接，其密封 是靠三者的协同作用实现的，其中垫片是实现密封的核心Байду номын сангаас部件。
• .法兰的密封原理：通过螺栓的预紧力，使垫片和法兰密 封面之间产生足够的压力，以使垫片表面产生的变形足以 填补法兰密封面的微观不平度，达到密封的目的。 为达到上述目的所作用到垫片上的最小单位压紧力， 称为比压力。当与法兰连接的管道达到操作压力时，因内 压的轴向力的作用导致两片法兰有分开的趋势，而螺栓则 有伸长的趋势，作用在垫片上的压紧力将减少。当作用在 垫片有效截面上的压紧力降至某一临界值时，仍能保持密 封，这时垫片上的剩余压紧力即为垫片的有效紧固力。
• 压力换算公式：1巴（bar）=100000帕（Pa）=10牛顿/平 方厘米=0.1Mpa是国际标准组织定义的单位。
• 在HG/T20592-2009法兰标准中压力为PN16，与 HG/T20592-1997法兰标准中压力为PN1.6的压力是相同 的，因为HG/T20592-2009版公称压力是按bar为单位，而 HG/T20592-1997是按Mpa为单位的，16 bar =1.6Mpa。
安装质量把 关不严
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第一部分
工业管道法兰、管件标准
一、法兰的分类及选用 二、 法兰结构形式、参数 三、法兰密封原理 三、 法兰使用范围及代号说明 四、压力容器法兰
11
一、法兰分类及选用
在石油化工装置中，法兰是管道、管件、阀门、仪 表和设备等进行连接的最重要、最常见的形式之一。这种 连接虽具有拆卸方便且不用动火等优点，但因由法兰、螺 栓、垫片三者协同实现密封，其中任一元件出现问题就会 造成泄漏，不仅造成浪费，而且还会污染环境，甚至造成 人员伤亡及财产损失。
管道检修更换的管件与管子直径壁厚不匹配
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案例一
管道连接法兰一侧为 长颈对焊法兰，另一 侧为平焊法兰，标准 不一致，存在安全隐 患和质量缺陷；
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案例二
管道弯头与直 管段壁厚和直 径规格不匹配， 焊缝搭接，造 成质量缺陷和 安全隐患。
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案例三
垫片选型不合适， 造成密封失效， 出现泄漏，给安 全生产带来隐患。
二、法兰结构型式、参数
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二、法兰结构型式、参数
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二、法兰结构型式、参数
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二、法兰结构型式、参数
板式平焊法兰（PL）
优点：结构简单，加工方便。 缺点：是接触面积大，需要的预紧比压大，螺栓承载大，故
法兰等零件要求高、笨重，垫片易挤出，密封性能较差。 使用压力P≤2.5Mpa，有毒、易燃、易爆介质中不能使用
三、法兰密封原理及形式
三、法兰密封原理及形式
• 法兰密封的泄露主要是密封面间的泄露。由垫片毛细管作 用而发生渗漏的可能性很小。垫片靠外力压紧后，垫片本 身产生的弹性变形和塑性变形，填满密封面上微小的凹凸 不平的间隙，使介质通过密封面的阻力大于密封面两侧的 压差时，即达到密封。但是受到外界条件影响时，密封受 到破坏，从而产生泄露。影响密封的因素主要有以下几个 方面：