法兰密封面常见的几种形式及加工要求

法兰密封面常见的几种形式及加工要求

中、低压法兰常用密封面形式有平面、凹凸面及榫槽面三种。

1.平面法兰

该种法兰的密封面是一光滑平面，有时也在密封面上车有二条界面为三角形的同心圆沟槽（俗称水线）。如图3-1（a）所示。

适用于平面法兰的垫片有各种非金属平垫片、包覆垫、金属包垫、缠绕式垫片（可同时带内环或外环或内外环）。由于结构简单、加工方便，便于防腐衬里的施工，故可在公称压力p

＜2.45MPa时使用。在0.588MPa压力以下、温度不高的场所尤为适宜，但这种密封面与垫片接触面积较大（特别是管道用宽面法兰），所需压紧力大，安装时垫片不宜定位。预紧后，垫片易向两侧伸展或移动。故如聚四氟乙烯等摩擦系数较小的垫片，不宜采用该种密封面。另外，如使用缠绕垫片，为了重复利用垫片，密封面上不车制三角槽。

2.凹凸面法兰

该法兰密封面由一凹面和一凸面组合而成，垫片放置在凹面内，如图3-1（b）所示。其适用的垫片有：各种非金属平垫、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片（基本型或带内环的）、金属波形垫、金属平垫、金属齿形垫。

与平面法兰相比，凹凸面法兰中垫片不易被挤出，装配时便于对中，工作压力范围比平面法兰宽，用于密封要求较严的场合。但对于操作温度高，封口直径大的设备，使用该种密封面时，垫片仍存在被挤出的可能。例如某换热器，压力2.45MPa，温度250℃，使用纯铝平垫片。根据表2-2提供的数据，纯铝最高使用温度为425℃，其密封应该可靠。事实上，换热器投入运转不久就出现泄漏，二次紧固后也仅维持一段时间。经停车检查，发现垫片内径发生显著变形。

其原因是纯铝的塑性良好，250℃时的屈服强度约是常温下的15%，延伸率高达4～5倍，这就是说在高温下铝垫的压延、蠕变现象严重。因此垫片和法兰面之间无法保持所需要的密封比压，故必须更换垫片材质或采用榫槽面法兰以及带有两道止口的凹凸面法兰（如高压密封中，金属平垫所采用的法兰面结构）予以解决。

3.榫槽面法兰

该法兰密封面由一榫槽面和一槽面配合组成，垫片置于槽内，如图3-1（c）所示。适用垫片有：金属及非金属平垫、金属包垫、缠绕垫（基本型）等。与凹凸面法兰一样，榫槽面法兰在槽中不会被挤出，压紧面积最小（只有平面法兰和凹凸面法兰的52～68%），垫片受力均匀。由于垫片与介质不直接接触，介质腐蚀影响和压力机制的渗透影响最小，可用于高压、易燃、易爆、有毒介质等密封要求严格的场合。这种密封面垫片安装时对中性好，该密封面加工和垫片更换较为困难。

4.其他密封面型式的法兰

除以上三种密封面型式以外，还有采用梯形槽密封面，以及配用O形环、透镜垫时的特殊密封面型式。见图3-2。

图3-2（a）为采用橡胶O形圈和金属中空O形环的密封面形式。

图3-2（b）为梯形槽密封面，可配金属八角垫和椭圆垫。

图3-2（c）为透镜垫密封结构，它用于高压管道的连接。

法兰密封面的表面粗糙度是影响密封性能的重要因素之一。有人试验过，当法兰密封面的表面粗糙度约Ra3.2μm时，用金属包石棉垫密封压力为0.49MPa的空气，发现有微漏现象；当把表面粗糙度的值减到1.6μm时，就能密封。

在各种法兰标准中，对密封面的表面粗糙度是有要求的，但因为垫片种类繁多，粗糙度要求不一，标准中无法一一做出规定。使用金属平垫、金属齿形垫、金属波形垫和金属包垫时，法兰密封面表面粗糙度需Ra3.2～1.6μm，这对于大直径法兰面的加工存在一定困难。利用表面贴覆柔性石墨板或带的方法，可以弥补由于表面粗糙度的大所带来的不利因素。

表3-1列出了使用不同垫片时法兰密封面的表面粗糙度。

对于法兰密封面的形状公差，国内未作规定。而有的国家对法兰密封面的平面度有如下要求：在25mm长度上平面度偏差值，软垫片为0.25mm；金属垫片为0.025mm。