法兰盘

法兰之家2018-12-05 11:02:02

1简介


  法兰是一种盘状零件,在管道工程中最为常见,法兰都是成对使用的。 在管道工程中,法兰主要用于管道的连接。在需要连接的管道,各种安装一片法兰盘,低压管道可以使用丝接法兰,4公斤以上压力的使用焊接法兰。两片法兰盘之间加上密封垫,然后用螺栓紧固。

  不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓。

  水泵和阀门,在和管道连接时,这些器材设备的局部,也制成相对应的法兰形状,也称为法兰连接。

  凡是在两个平面在周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件,一般都称为“法兰”,如通风管道的连接,这一类零件可以称为“法兰类零件”。

法兰盘上有孔眼,螺栓使两法兰紧连。法兰盘之间用衬垫密封。法兰盘分螺纹连接(丝扣连接)法兰盘、焊接法兰盘和卡夹法兰盘。

法兰盘的使用非常广泛,在工业、船舶、供水、化工、建筑、给水、排水、石油、轻重工业、冷冻、卫生、水暖、消防、电力、航天、造船等基础工程都广泛使用。[1]

2应用

  法兰(flange)又叫法兰盘或突缘盘。

  使管子与管子相互连接的零件,连接于管端。法兰上有孔眼,螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰管件(flanged pipe fittings)指带有法兰(突缘或接盘)的管件。它可由浇铸而成(图暂缺),也可由螺纹连接或焊接构成。法兰连接(flange,joint)由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间,拧紧螺母后,垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形,并填满密封面上凹凸不平处,使连接严密不漏。法兰连接是一种可拆连接。按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。按结构型式分,有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。平焊法兰的刚性较差,适用于压力p≤4MPa的场合;对焊法兰又称高颈法兰,刚性较大,适用于压力温度较高的场合。法兰密封面的型式有三种:平面型密封面,适用于压力不高、介质无毒的场合;凹凸密封面,适用于压力稍高的场合;榫槽密封面,适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环。大多数垫片是从非金属板裁下来的,或由专业工厂按规定尺寸制作,其材料为石棉橡胶板、石棉板、聚乙烯板等;也有用薄金属板(白铁皮、不锈钢)将石棉等非金属材料包裹起来制成的金属包垫片;还有一种用薄钢带与石棉带一起绕制而成的缠绕式垫片。普通橡胶垫片适用于温度低于120℃的场合;石棉橡胶垫片适用于对水蒸气温度低于450℃,对油类温度低于350℃,压力低于5MPa的场合,对于一般的腐蚀性介质,最常用的是耐酸石棉板。在高压设备及管道中,采用铜、铝、10号钢、不锈钢制成的透镜型或其他形状的金属垫片。高压垫片与密封面的接触宽度非常窄(线接触),密封面与垫片的加工光洁度较高。

  法兰分螺纹连接(丝接)法兰和焊接法兰及卡套法兰。低压小直径有丝接法兰和卡套法兰,高压和低压大直径都是使用焊接法兰,不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。

3法兰垫标准


  根据压力的不同等级,法兰垫也有不同材料,从低压石棉垫、高压石棉垫到金属垫都有。

  1.以材质划分碳钢,铸钢,合金钢,不锈钢,铜,铝合金,塑料,氩硌沥,ppr等。

  2.以制作方法划分可分为锻造法兰,铸造法兰,拼接法兰,卷制法兰(超大型号)

  3.以制造标准划分可分为国标(化工部标准、石油标准、电力标准、机械部标准)、美标、德标、日标、俄标等。

4国际标准体系


  国际上管法兰标准的几个体系

  1、 法兰连接或法兰接头,是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接,管道法兰系指管道装置中配管用的法兰,用在设备上系指设备的进出口法兰。

  2、 国际上管法兰标准的几个体系

  1) 欧洲法兰体系:德国DIN(包括苏联)

  a、 公称压力:0.1, 0.25, 0.6, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.4, 10.0, 16.0, 25.0, 32.0, 40.0Mpa

  b、 公算通径:15~600mm

  c、 法兰的结构型式:平焊板式、平焊环松套式、卷边松套式、对焊卷边松套式、对焊环松套式、对焊式、带颈螺纹连接式、整体式及法兰盖

  d、 法兰密封面有:平面、凹面、凹凸面、榫槽面、橡胶环连接面、透镜面及膜片焊接面

  e、 苏联于1980年发布的OCT管法兰同录标准与德国DIN标准相似,不再赘述

  2) 美洲法兰体系:美国ANSI B16.5《钢制管法兰及法兰管件》 ANSI B16.47A/B 《大直径钢制法兰》

  a、 公称压力:150psi(2.0Mpa),300psi(5.0Mpa),400psi(6.8Mpa),600psi(10.0Mpa),900psi(15.0Mpa),1500psi(25.0Mpa),2500psi(42.0Mpa),

  b、 公算通径:6~4000mm

  c、 法兰的结构型式:条焊、承插焊、螺纹连接、松套、对焊及法兰盖

  d、 法兰密封面:凹面、凹凸面、榫槽面、金属环连接面

  3) ***JIS管法兰:在石油化工装置中一般仅用于公用工程,在国际上影响较小,在国际上没有形成独立体系。

  3、 我国钢制管法兰国家标准体系GB

  1) 公称压力:0.25Mpa~42.0Mpa

  a、 系列1:PN1.0, PN1.6, PN2.0, PN5.0, PN10.0, PN15.0, PN25.0, PN42(主系列)

  b、 系列2:PN0.25, PN0.6, PN2.5, PN4.0

  其中PN0.25,PN0.6,PN1.0,PN1.6,PN2.5,PN4.0共6个等级的法兰尺寸系属于以德国法兰为代表的欧洲法兰体系,其余为美国法兰为代表的美洲法兰体系。

  在GB标准中,从属于欧洲法兰体系的公称压力级最大的为4Mpa,从属于美洲法兰体系的公称压力级最大为42Mpa。

  2) 公称通径:10mm~4000mm

  3) 法兰的结构形式:

  整体法兰

  单元法兰

  a、螺纹法兰

  b、焊接法兰 对焊法兰

  带颈平焊法兰 带颈承插焊法兰 板式平焊法兰

  c、松套法兰 对焊环松套带颈法兰 对焊环松套板式法兰 平焊环松套板式法兰 板式翻过松套法兰

  d、法兰盖(盲孔法兰)

  e、旋转法兰

  f、锚固法兰

  g、堆焊/覆焊法兰

  4) 法兰密封面:平面、凹面、凹凸面、榫槽面、环连接面

5仪表常用的管法兰标准体系

  1、 DIN标准

  1) 常用压力等级:PN6,PN10,PN16,PN25,PN40,PN64,PN100,PN160,PN250

  2) 法兰密封面: raised face DIN2526C 突面法兰 grooued acc. DIN2512N 榫槽面

  2、 ANSI标准

  1) 常用压力等级:CL150,CL300,CL600,CL900,CL1500

  2) 法兰密封面:ANSI B 16.5 RF flanges 突面法兰 (RF)、全平面法兰(FF)

  3、 JIS标准:不常用

  1) 常用压力等级:5K ,10K,20K

6法兰连接种类


  板式平焊法兰

  带颈平焊法兰

  带颈对焊法兰

  承插焊法兰

  螺纹法兰

  法兰盖

  盲板

  带颈对焊环松套法兰

  平焊环松套法兰

  环槽面法兰及法兰盖

  大直径平板法兰

  大直径高颈法兰

  八字盲板

  对焊环松套法兰

  旋转法兰

  锚固法兰

  堆焊/覆焊法兰

7法兰连接


  法兰(flange)连接就是把两个管道、管件或器材,先各自固定在一个法兰盘上,两个法兰盘之间,加上法兰垫,用螺栓紧固在一起,完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘,也是属于法兰连接。法兰连接是管道施工的重要连接方式。

  法兰连接使用方便,能够承受较大的压力。 在工业管道中,法兰连接的使用十分广泛。在家庭内,管道直径小,而且是低压,看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场,到处都是法兰连接的管道和器材。

卡箍法兰式连接顺序

1、配管:用管割刀或砂轮切割机,(切割片应专用)按所需长度垂直切割不锈钢管,修净端头毛刺,整圆;

2、焊接:左右两锥形凸缘法兰片(带凹槽,专供双侧带凸缘密封垫嵌入用)分别与需要连接的两配管端口,用钨极氩弧焊(TIG焊)焊接;

3、衬垫:左右两法兰片间衬双侧凸缘密封垫;

4、紧固:用卡箍夹住两法兰片,后用紧固螺钉(内六角螺栓)卡箍法兰或紧固手柄(外螺纹一端与手柄内螺纹连接,一端穿固定铆钉活络连接)[2]

8法兰生产标准


  国标:GB/T9112-2000(GB9113·1-2000~GB9123·4-2000)

  美标:ANSI B16.5 Class150、300、600、900、1500、2500(WN、SO、BL、TH、LJ、SW)ANSI B16.47,ANSI B16.48

  日标:JIS 5K、10K、16K、20K(PL、SO、BL、WN、TH、SW)

  德标:DIN2573、2572、2631、2576、2632、2633、2543、2634、2545(PL、SO、WN、BL、TH)

  化工部标准:HG5010-52~HG5028-58、HGJ44-91~HGJ65-91、HG20592-97系列、HG20615-97系列

  机械部标准:JB81-59~JB86-59、JB/T79-94~JB/T86-94、JB/T74-1994压力容器标准:JB1157-82~JB1160-82、JB4700-2000~JB4707-2000

  船标:GB568-65、GB569-65、GB2503-89、GB2506-89、GB/T10745-89、GB2501-89、GB2502-89

  防腐保护

  法兰保护罩(法兰保护接头)

  法兰保护罩主要用于所有工业的法兰连接防腐。法该产品的法兰保护封头用于保护法兰面(凸面或环形接头)。双端螺柱和垫片免于腐蚀。该产品适用于316 ss 不锈钢及非金属(塑料),它的制造尺寸从½” 到144”ANSI,API和AWWA法兰连接直径。法兰封头系统与法兰填料结合可以在恶劣应用环境中保护。

  法兰密封罩的结构:

  316不锈钢带或非金属带

  316 ss铸件

  316 ss蜗轮夹具

  封闭槽氯丁橡胶层(温度. – 34.4°C到82°C)

  ECH橡皮衬垫 (温度. – 34.4°C到149°C)安全溢流阀可以释放5 psi

  美思特科法兰密封罩的优势:

  易于安装

  无需特殊工具

  易于检测

  连接耐用 (不易损坏)

  紫外线稳定非金属材料

  可重复使用

  法兰填料系统

  适合80°C的温度。

  法兰填料是一种长期解决腐蚀问题的独特方案。

  法兰填料是一种以复合极性聚合物基的涂层。膏状的形式使其无需预处理即可使用。粘弹配方使这种材料流入间距和空隙,产生一种极好的可以防腐蚀的密封。

  法兰填料系统法兰填料因其易于使用而省时,省钱。提供长期保护。

  性能:极好的粘结到钢铁,FBE(熔解环氧粉末),聚氨酯,聚乙烯高级电阻耐候/抗盐温度范围从-51°C到80°C填充整个空隙可拆除/重复使用法兰表面无需过多预处理使用有灵活喷嘴的手动或气动枪平缓注入。这样可以保证在用CZ缠绕带密封前环形缝隙被完全填充。

  E-2400/E2000高温法兰填料——适合149°C的温度。

  E-2400/E2000高温防腐法兰填料为保护法兰连接在温度达149°C高温中免于腐蚀而设计的产品。

  E-2400/E2000是一种以非电解方式用一种凝胶对钢制法兰,螺栓,管道和结构进行防腐保护。

  用ASTM-B1117盐雾试验对螺母.螺栓装配进行2000小时的测试,用E2000/2400保护的区域依然可以用手转动。正确使用E2000/2400帮助保护法兰连接免于腐蚀。

9生产工艺


生产工艺主要分为锻造、铸造、割制、卷制这四种。

铸造法兰和锻造法兰

铸造出来的法兰,毛坯形状尺寸准确,加工量小,成本低,但有铸造缺陷(气孔.裂纹.夹杂);铸件内部组织流线型较差(如果是切削件,流线型更差);

锻造法兰一般比铸造法兰含碳低不易生锈,锻件流线型好,组织比较致密,机械性能优于铸造法兰;

锻造工艺不当也会出现晶粒大或不均,硬化裂纹现象,锻造成本高于铸造法兰。

锻件比铸件能承受更高的剪切力和拉伸力。

铸件的优点在于可以搞出比较复杂的外形,成本比较低;

锻件优点在于内部组织均匀,不存在铸件中的气孔,夹杂等有害缺陷;

从生产工艺流程区别铸造法兰和锻造法兰的不同,比如离心法兰就属于铸造法兰的一种。

离心法兰属于精密铸造方法生产法兰,该种铸造较普通砂型铸造组织要细很多,质量提高不少,不易出现组织疏松、气孔、沙眼等问题。

首先我们需要了解离心法兰是怎样生产制作的,离心浇铸制做平焊法兰的工艺方法及产品,其特征是该产品经过下列工艺步骤加工而成:

①将所选原材料钢材放入中频电炉熔炼,使钢水温度达到1600-1700℃;

②将金属模具预加热到800-900℃保持恒温;

③起动离心机,将步骤①中钢水注入步骤②中预热后金属模具;

④铸件自然冷却到800-900℃保持1-10分钟;

⑤用水冷却至接近常温,脱模取出铸件。

我们再来了解锻造法兰的生产工艺流程

锻造工艺过程一般由以下工序组成,即选取优质钢坯下料、加热、成形、锻后冷却。锻造的工艺方法有自由锻、模锻和胎膜锻。生产时,按锻件质量的大小,生产批量的多少选择不同的锻造方法。

自由锻生产率低,加工余量大,但工具简单,通用性大,故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和水压机等,分别适合小、中和大型锻件的生产。模锻生产率高,操作简单,容易实现机械化和自动化。模锻件尺寸精度高,机械加工余量小,锻件的纤维组织分布更为合理,可进一步提高零件的使用寿命。

自由锻的基本工序:自由锻造时,锻件的形状是通过一些基本变形工序将坯料逐步锻成的。自由锻造的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲和切断等。

1.镦粗 镦粗是对原坯料沿轴向锻打,使其高度减低、横截面增大的操作过程。这种工序常用于锻造齿轮坯和其他圆盘形类锻件。镦粗分为全部镦粗和局部锻粗两种。

2.拔长 拔长是使坯料的长度增加,截面减小的锻造工序,通常用来生产轴类件毛坯,如车床主轴、连杆等。

3.冲孔 用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。

4.弯曲 使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序。

5.扭转 使坯料的一部分相对另一部分旋转一定角度的锻造工序。

6.切割 分割坯料或切除料头的锻造工序。

二、模锻

模锻全称为模型锻造,将加热后的坯料放置在固定于模锻设备上的锻模内锻造成形的。

模锻的基本工序 模锻工艺过程:下料、加热、预锻、终锻、冲连皮、切边、调质、喷丸。常用工艺有镦粗、拔长,折弯、冲孔、成型。

常用模锻设备 常用模锻设备有模锻锤、热模锻压力机、平锻机和摩擦压力机等。

通俗地讲,锻造法兰质量更好,一般是通过模锻生产,晶体组织细密,强度高,当然价格也贵一些。

无论是铸造法兰还是锻造法兰都属于法兰常用制造方法,看需要使用的部件的强度要求,如果要求不高,还可以选用车削制法兰。

三、割制法兰

在中板上直接切割出法兰的留有加工量的内外径及厚度的圆盘,再进行螺栓孔及水线的加工。这样生产出来的法兰就叫做割制法兰,此类法兰最大直径以中板的幅宽为限。

四、卷制法兰

用中板割条子然后卷制成圆的工艺叫做卷制,多用于一些大型法兰的生产。卷制成功之后进行焊接,然后压平,再进行水线及螺栓孔的工艺的加工。

10原材料


  法兰盘的制作材料有:不锈钢板、碳钢板、合金板、镀铝锌板、不锈钢棒、不锈钢锻件、不锈钢型材等。

  材质:锻钢、WCB碳钢、不锈钢、316L、316、304L、304、321、铬钼钢、铬钼钒钢、钼二钛、衬胶、衬氟材质。

11连接部件


  由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间,拧紧螺母后,垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形,并填满密封面上凹凸不平处,使连接严密不漏。法兰连接是一种可拆连接。按所连接的部件可分为容器法兰及管法兰。

12结构型式


  法兰按结构型式分,有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。平焊法兰的刚性较差,适用于压力p≤4MPa的场合;对焊法兰又称高颈法兰,有带颈平焊与带颈对焊之分。刚性较大,适用于压力温度较高的场合。法兰密封面的型式有三种:平面型密封面,适用于压力不高、介质无毒的场合;凹凸密封面,适用于压力稍高的场合;榫槽密封面,适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。