常用法兰、垫片及钢管选用标准新版

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：
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五、压力容器法兰
2、法兰标记 法兰标记由7部分组成。
标准编号 法兰总高度，mm
法兰厚度，mm 公称压力，MPa
公称直径，mm 密封面型式代号 法兰名称及代号 38
五、压力容器法兰
2、法兰标记 公称压力2.5MPa、公称直径1000mm的平面密 封长颈对焊法兰，厚度78mm，总高度155mm的 标记为： 法兰-RF 1000-2.5/78-155 JB/T4703－20000
密封面型式 平面 代号 FF
突面
凹凸面 凸面 凹面 MF
RF
M F
榫槽面
榫面
槽面
TG
RJ
T
G
环连接面
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三、法兰密封原理及形式
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四、法兰使用范围及代号说明
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四、法兰使用范围及代号说明
四、法兰使用范围及代号说明
四、法兰使用范围及代号说明
四、法兰使用范围及代号说明
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四、法兰使用范围及代号说明
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 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。
紫色
XB350
XB200
红色
灰色
≥12.0
≥6.0
≤4.0
≤1.5
≤350
≤200
耐 油 石 棉 橡 胶 板
NY200
NY250 NY150
石墨色
浅蓝色 灰白色
≥26.0
≥9.0 ≥8.0
≤4.0
≤2.5 ≤1.5
≤400
≤250 ≤150
GB/T53 9-1995
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一、垫片的结构型式和种类
一、垫片的种类及选用
一、垫片的结构型式和种类
橡胶垫片 非金属软垫片 非金属软垫片 聚四氟乙烯垫片 聚四氟乙烯包覆垫片 石棉橡胶垫片 非石棉纤维橡胶垫片
金属缠绕式垫片 金属冲齿板柔性石墨复合垫片
法兰用密 封垫片
金属复合垫片
金属包履垫片 金属波齿复合垫片 金属齿型复合垫片 金属平垫片 金属波纹形垫片 金属齿形垫片 金属环形垫片 金属透镜垫片
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五、压力容器法兰
1、法兰分类及法兰类型代号
类型 标准号 平焊法兰 对焊法兰
甲型
JB/T 4701 法兰类型 一般法兰
乙型
JB/T 4702 名称及代号 法兰
长颈
JB/T 4703
衬环法兰
密封面型式
法兰C
代号
平面密封面
凹凸面密封面 榫槽面
平密封面
凹密封面 凸密封面 榫密封面 槽密封面
RF
FM M T G
现场常见 问题概述
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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。
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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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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。
专 业 技 术 维 修 人 员 培 训
常用工业法兰、垫片 及钢管选用标准
尿素厂设备科 2017年9月10日
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内容提要
1 2 3 4
现场常见问题概述
工业管道法兰、管件标准 垫片密封及适用范围 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 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 管道检修更换的管件与管子直径壁厚不匹配
一、垫片的种类及选用
２、聚四氟乙烯包履垫片
三、法兰密封原理及形式
Baidu Nhomakorabea
三、法兰密封原理及形式
• （3）螺栓预紧力的影响。提高螺栓预紧力，可以增大垫 片的密封性能，但过大的螺栓与精灵，会是垫片失去弹性 ，甚至把垫片压坏或者基础，不能保证其在工作状态下有 足够的弹性。
三、法兰密封原理及形式
• （4）垫片性能的影响。垫片变形包括弹性变形和塑性变 形。垫片材料是影响垫片性能的主要因素，因此垫片的好 坏会影响到法兰的密封。 • （5）法兰刚度的影响。法兰刚度不足会产生过大的翘曲 变形，往往是导致密封失效的原因之一。
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
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。 • 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。
三、法兰密封原理及形式
• （6）密封面的影响。法兰密封面的形状和粗糙度应与垫 片相配合。密封面的平直度和密封面与法兰轴线的垂直度 是保证垫片均匀压紧的前提，因此在设计、安装时必须考 虑管线热膨胀造成的推理或偏心力的影响。否则就会容易 造成法兰密封不严，引起泄露。
三、法兰密封原理及形式
法兰密封面型式和代号（GB/T9112-2000）

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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
安装质量把 关不严
没有核对图 纸与现场
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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
一、垫片的种类及选用
1、聚四氟乙烯包履垫片 聚四氟乙烯包履垫片是一种非金属复合型软垫片，一般由包封皮 及嵌入物两部分组成。包封皮主要起抗腐蚀作用，通常由聚四氟乙烯 材料制成，嵌入物（填料）为带或不带金属加强筋的非金属材料，通 常由石棉橡胶板制成。 聚四氟乙烯包履垫片主要适用于全平面型及突面型钢制管法兰连接 ，适用公称压力PN为0.6～5.0MPa、工作温度为0～150 ℃的腐蚀介 质或对清洁度有较高要求的介质。 管法兰用聚四氟乙烯包履垫片按制造方式可分为三种型式：剖切型 （S型）、机加工型（M型）、折包型（F型）。剖切型是采用聚四氟 乙烯筒料车削成0.8～1mm厚的环状薄片，从外侧厚度的中心切开， 在切口中放入芯材。切口开至距内孔处约1.5～2mm。对于机加工型 包履垫片，其包封层内径可与法兰内径一致，以防止流体在法兰处产 生涡流。对于折包型包履垫片，它是由厚度为0.4～0.8mm的带状聚 四氟乙烯薄膜，用热密封方法将两端热合后包在环状的芯材外面呈U 47 形状，制造简便，适用于尺寸较大的法兰密封。
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一、法兰垫片密封机理
1、初始密封：在装配法兰垫片时就可完成初始密封，紧固 螺栓压紧垫片, 产生初始密封的基本条件是应使密封面间 产生足够的压力，即垫片预紧应力使垫片材料受压缩后发 生弹性压缩变形或弹塑性压缩变形，能够填塞法兰密封面 的粗糙不平，堵塞界面泄漏通道以达初始密封要求。 • 垫片的预紧应力取决于垫片材料压紧性能， 所有的密封 压紧力均来自螺栓的初始紧固力，同时法兰应具有足够的 强度和防偏转或翘曲变形的足够刚度。 • 2、工作密封：预紧后的法兰垫片螺栓三构件系统，当受 到工作介质压力作用之后，一对法兰的2个密封面将被迫 发生相对分离，此时垫片应有足够的回弹变形以补偿这一 分离。不仅如此，垫片还要求有这样的能力，即保持密封 界面上仍有足够以维持密封的残留垫片应力(压应力)， 以 保证将流体介质密封住
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。
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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。
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金属垫片
八角形环垫 椭圆形环垫 RX型及BX型自紧 密封环垫
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一、垫片的结构型式和种类
1、 国产石棉橡胶板使用范围和性能
名 称 石 棉 橡 胶 板 牌号 表面颜色 横向抗拉强度 /MPa ≥19.0 适用条件 压力 p/MPa ≤6.0 温度 t/℃ ≤450 GB/T39 851995 标准
XB450
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
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第二部分
垫片机构及选型
一、垫片的密封机理 二、垫片的选型及代号说明 三、垫片的安装注意事项
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一、法兰垫片密封机理
• 介质流动通过内外空间的交界面时发生的泄漏即是密封面 发生泄漏。造成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。 • 要减少泄漏，就必须使接触面最大程度地嵌合，即减小泄 漏通道的截面积、增加泄漏阻力，并使之大于泄漏推动力 。对密封面施加压紧载荷，以产生压紧拉力，可提高密封 面的接触程度，当应力增大到足以引起表面产生明显的塑 性变形时，就可填补密封面的间隙，堵塞泄漏通道。 • 法兰垫片静密封的密封机理可分为以下2种情况：