仅仅一张图,工艺管道知识了然于胸(三)

德州市热力知识学习2019-05-20 13:44:03

三、法 兰、垫 片 及 螺 栓



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法兰

        法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。这种连接形式的应用范围非常广泛,如管道与工艺设备连接,管道上法兰阀门及附件的连接。采用法兰连接既有安装拆卸的灵活性,又有可靠的密封性。


        工艺管道所输送的介质,种类繁多,温度和压力也不同,因此对法兰的强度和密封,提出了不同的要求。为了满足工艺管道安装工程的需要,出现了很多种结构和压力不同的法兰。


以下对各种法兰作简要介绍:


平焊法兰

        平焊钢法兰,是中低压工艺管道最常用的一种。这种法兰与管子的固定形式,是将法兰套在管端,焊接法兰里口和外口,使法兰固定,适用公称压力不超过2.5MPa。(1)用于碳素钢管道连接的平焊法兰,一般用Q235A和20号钢板制造;(2)用于不锈耐酸钢管道上的平焊法兰,应用与管子材质相同的不锈耐酸钢板制造。平焊钢法兰密封面,一般都为光滑式,密封面上加工有浅沟槽。通常称为水线,如图:



        平焊钢法兰的规格范围如下:公称压力PN0.25、0.6MPa的为DN10~2000mm;PN1.0~2.5MPa的为DN10~600mm。


对焊法兰

        对焊钢法兰,也称高颈法兰或大尾巴法兰。它的强度大不易变形、密封性能较好,有多种形式的密封面,适用的压力范围很广。


      (1)光滑面对焊法兰,其公称压力为PN2.5MPa以下,规格范围为DN10~2000mm,公称压力PN2.5MPa,规格范围DN10~1000mm,公称压力PN4.0MPa,规格范围DN10~600mm,如图:



       (2)凹凸密封面对焊法兰,由于凹凸密封面严密性强,承受的压力大。每付法兰的密封面,必须一个是凹面、另一个是凸面。常用公称压力范围为PN1.6~4.0MPa,规格范围为DN10~600mm,如图:


       (3)榫槽密封面对焊法兰,这种法兰密封性能好,结构形式类似凹凸式密封面法兰,也是一付法兰必须两个配套使用。公称压力范围为PN1.6~4.0MPa,规格范围为DN10~600mm;PN6.4~10MPa,规格范围DN10~400mm,如图:



      (4)梯形槽密封面对焊法兰,这种法兰在石油工业管道比较常用,承受压力大,常用公称压力为PN6.4、10.0MPa,规格范围为DN10~400mm;PN16MPa,规格范围为DN10~300mm。如图:


        上述各种对焊法兰,只是按其密封面的形式不同而加以区别。


         从安装的角度来看,不论是那种形式的对焊法兰,其连接方法是相同的,因而所耗用的人工,材料和机械台班,基本上也是一致的。但由于密封面形式不同,法兰的加工制造成本相差悬殊,因此,在编制概(预)算时要特别注意法兰本身的价格。


松套钢制管法兰

        这种法兰与管子不直接焊在一起,而是以管口翻边或焊环为密封接触面,松套法兰起紧固作用,多用于铜、铝和铅等有色金属及不锈耐酸钢管道上。


        其最大的优点:是由于法兰可以自由活动,法兰穿螺栓时非常方便。


        焊环松套钢制管法兰适用压力PN0.6~2.50MPa,其规格范围为DN10~600mm;压力PN4.0MPa,规格范围DN10~300mm,平焊环松套钢制管法兰只适用较低压力,PN0.6~1.6MPa,其规格范围DN10~600mm。管口翻边活套法仅适用于PN06MPa及以下。


焊环松套法兰如图:


螺纹法兰

        螺纹法兰,是用带螺纹的法兰与管端螺纹相连接的法兰,有高压和低压两种。


        低压螺纹法兰,包括钢制和铸铁制造两种,这种法兰,在建国初期,焊接技术很差的情况下、曾被广泛应用。

        随着工业的发展、低压螺纹法兰已被平焊法兰所代替,除特殊情况外,基本不采用。

        高压螺纹法兰,被广泛应用于现代工业管道的连接。密封由管端与透镜垫圈形成,对螺纹和管端垫圈接触面的精密度加工要求很高。

        这种法兰的特点是法兰与管内介质不接触,安装也比较方便。适用压力PN22.0、PN32.0MPa,其规格范围为DN6~250mm。


法兰盖

        法兰盖是与法兰配套使用的部件,它和封头一样在管端起封闭作用。密封面有光滑式和凸凹式,其规格和适用压力范围与配套法兰一致。


2
法兰垫片

        泄漏是管法兰失效的主要形式,它与密封结构型式、被连接件的刚度、密封件的性能、操作和安装等许多因素有关。


        垫片是法兰连接的主要密封件,因而正确选用垫片也是保证法兰连接不泄漏的关键。


        法兰垫片根据管道所输送介质的腐蚀性、温度、压力及法兰密封面的形式选用种类很多。管法兰垫片有非金属垫片,半金属垫片和金属垫片。


橡胶石棉垫

        橡胶石棉垫是法兰连接用量最多的垫片、能适用于很多介质,如蒸汽、煤气、空气、盐水、酸和碱等。橡胶石棉垫的厚度,各专业还不统一,通常用3mm厚。公称直径小于100mm的法兰,其垫片厚度不超过2.5mm。

        垫片的使用压力:用于光滑密封面法兰连接时,不超过2.5MPa。

        炼油工业常用的橡胶石棉垫有两种:一种是耐油橡胶石棉垫,适用于温度在200℃以下,公称压力在2.5MPa以下,输送一般油品、液化烃、丙烷和丙酮等介质。高温耐油橡胶石棉垫,使用温度可达350~380℃。另一种是中压橡胶石棉垫,可使用于200℃,PN2.5MPa以下的蒸汽、凝结水、水、空气等介质。


橡胶垫

        橡胶垫,是用橡胶板制作的垫片,它有一定的耐腐蚀性,常用于温度在60℃以下,压力不超过1.0MPa,输送低压水,酸和碱等介质的管道法兰连接。


        这种垫片的特点是利用橡胶的弹性,达到较好的密封效果,因此也常用于铸铁法兰阀门的安装上。


缠绕式垫片

        缠绕式垫片简称为缠绕垫,是用金属钢带及非金属填料带缠绕而成。


        优点:这种垫片具有制造简单、价格低廉、材料能被充分利用、密封性能较好的优点,在石油化工工艺管道上被广泛应用。


        适用参数:适用的公称压力为4.0MPa以下,适用温度范围,08号钢温度可达450℃,0Cr13钢带制成的缠绕垫,使用温度可达540℃。垫片的厚度一般为4.5mm,直径大于1000mm时,垫片厚度为6~7mm。定位环的厚度为3mm左右。


        这种垫片多数用于光滑面法兰连接,其密封面不用车水线。有的缠绕垫,还带有定位环,是为了防止垫片偏离法兰中心。

        金属钢带材质有08号钢、0Cr13钢和1Cr18Ni9Ti钢等;非金属带材质有特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。


齿形垫

        齿形垫是用各种金属制造,材质有普通碳素钢、低合金钢和不锈耐酸钢等,其厚度为3~5mm。


       它是利用同心圆的齿形密纹与法兰密封面相接触、构成多道密封,因此密封性能较好,常用于凹凸式密封面法兰的连接。


        适用参数:最高公称压力可达16.0MPa,适用于工作温度较高的部位,如0Cr13材质的齿形垫,其适用温度可达530℃。


金属垫圈

        金属垫圈的种类很多,按形状划分有金属平垫圈,截面积为椭圆形、八角形金属垫圈和透镜式垫圈。按制造材质分有低碳钢、不锈耐酸钢、紫铜、铝和铅等。

      (1)金属平垫圈,多用于光滑面平焊法兰,承受的温度和压力较低。(2)椭圆形及八角形金属垫圈,多用于梯形槽对焊法兰,公称压力范围为6.4~22.0MPa。这种垫圈虽然密封性好,但制造复杂,要求精度高。(3)透镜垫,因其截面形状似透镜而得名,密封性能好、在石油化工生产中,各种高温高压管道的法兰连接,广泛使用此种垫圈,常用公称压力范围为16.0~32.0MPa。


        金属垫圈的使用有条原则,即垫圈表面的硬度必须低于法兰密封面的硬度。垫片的选用应根据管道所输送介质的温度、压力、腐蚀性和连接法兰的密封形式来确定。专业性较强的垫片,如透镜垫,适用于高压法兰连接。


3
法兰用螺栓

        用于连接法兰的螺栓,有单头螺栓和双头螺栓两种,其螺纹一般都是三角形公制粗螺纹。


单头螺栓

        单头螺栓也称六角头螺栓。单头螺栓又分为半精制和精制两种,在中低压工艺管道上,使用最多的是半精制单头螺栓。制造单头螺栓常用的材质有Q235A、35号钢和25Cr2MoVA等。常用于公称压力为2.5MPa以下的法兰连接。适用温度根据螺栓材质而定,如35号钢制造的螺栓适用温度可达350℃;25Cr2MoVA钢制造的螺栓、适用温度可达570℃。


▲ 单头螺栓图图

▲ 等长双头螺栓图


双头螺栓


       工艺管道上所用的双头螺栓,多数采用等长双头精制螺栓。适用于温度和压力较高的法兰连接。材质有35号钢,30CrMoA,35CrMoA,25Cr2MoVA,0Cr19Ni9、0Cr15Ni25Ti2MoAlVB和37SiMn2MoVA等,公称压力范围为1.6~32.0MPa,适用温度可达700℃。


螺母

        螺母,统称为六角螺母。分半精制和精制两种。按螺母结构形式还可分为A型和B型两种。半精制单头螺栓多采用A型螺母;精制双头螺栓多采用B型螺母。螺母与螺栓要配套使用,但螺母制造材质的硬度不能超过螺栓材质的硬度。