卡套接頭可用于高壓易燃易爆有毒介質(zhì)的密封

　　淺析法蘭密封原理_機(jī)械/儀表_工程科技_專業(yè)資料。淺析法蘭密封原理 摘要：本文通過對影響法蘭密封因素的分析，著重論述了法蘭、墊片選用及 螺栓緊固要求，供機(jī)械設(shè)計(jì)、工程安裝人員參考。 關(guān)鍵詞：法蘭；墊片；密封；螺栓緊固 The Analysis of

　　淺析法蘭密封原理 摘要：本文通過對影響法蘭密封因素的分析，著重論述了法蘭、墊片選用及 螺栓緊固要求，供機(jī)械設(shè)計(jì)、工程安裝人員參考。 關(guān)鍵詞：法蘭；墊片；密封；螺栓緊固 The Analysis of Flange Sealing Principle Wang QIWang Peng China Nuclear Power Engineering Company ltd. Abstract：the paper based on the analysis of factors affecting the flange seal, focuses on the choice of flange, gaskets, and bolts tightening requirement, for mechanical design, installation personnel reference. Keywords：flange; gasket; sealing; bolt torque 一、引言 法蘭連接結(jié)構(gòu)是一個(gè)組合件，是由一對法蘭、若干螺栓、螺母和一個(gè)墊片所 組成。 法蘭連接具有較好的強(qiáng)度和緊密性， 適用范圍廣， 被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)、 工業(yè)管道間的連接。 由于連接件或被連接件的強(qiáng)度破壞所引起法蘭密封失效是很 少見的，較多的是因?yàn)槊芊獠缓枚孤�，而且隨著生產(chǎn)周期要求越來越長、工藝 操作條件越來越苛刻的形勢下， 法蘭密封泄露問題越發(fā)明顯。因法蘭泄露造成設(shè) 停運(yùn)、管道無法使用的事件屢見不鮮，給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，人民生活造成不 便，并造成了資源上浪費(fèi)。為了有效的解決法蘭密封泄漏問題，現(xiàn)將有關(guān)問題作 一概述。 二、論文內(nèi)容 1.法蘭密封原理 法蘭在螺栓預(yù)緊力的作用下，把處于密封面之間的墊片壓緊。施加于單位面 積上的壓力（壓緊應(yīng)力）必須達(dá)到一定的數(shù)值才能使墊片變形而被壓實(shí)，密封面 上由機(jī)械加工形成的微隙被填滿，形成初始密封條件。所需的這個(gè)壓緊應(yīng)力叫墊 片密封比壓力，以 y 表示，單位為 MPa，密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。當(dāng) 設(shè)或管道在工作狀態(tài)時(shí)， 介質(zhì)內(nèi)壓形成的軸向力使螺栓被拉伸，法蘭密封面沿 著彼此分離的方向移動， 降低了密封面與墊片之間的壓緊應(yīng)力。如果墊片具有足 夠的回彈能力， 使壓縮變形的回復(fù)能補(bǔ)償螺栓和密封面的變形，而使預(yù)緊密封比 壓值至少降到不小于某一值(這個(gè)比壓值稱為工作密封比壓)，則法蘭密封面之間 能夠保持良好的密封狀態(tài)；反之，則密封將會失效。因此，為了實(shí)現(xiàn)法蘭連接處 的密封， 必須使密封組合件各部分的變形與操作條件下的密封條件相適應(yīng)，即使 密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。為此，卡套接頭螺栓和法蘭都 必須具有足夠大的強(qiáng)度和剛度， 使螺栓在內(nèi)壓形成的軸向力作用下不發(fā)生過大的 變形。 由此可見， 法蘭密封性能與法蘭、墊片形式的選用及螺栓預(yù)緊力有著密切關(guān) 系。 2.法蘭選用 中、低壓法蘭常用密封面型式有平面、凹凸面及榫槽面三種。 （a）平面法蘭 （b）凹凸面法蘭（c）榫槽面法蘭 圖 2-1 中低壓法蘭密封面型式 2.1 平面法蘭 該種法蘭的密封面是一光滑平面， 有時(shí)也在密封面上加工兩條界面為三角形 的同心圓溝槽(俗稱水線（a）所示。 適用于平面法蘭的墊片有各種非金屬平墊片、包覆墊、金屬包墊、纏繞墊片 （可帶內(nèi)、外環(huán)） 。由于結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，便于防腐襯里的施工，故可在公 稱壓力 p＜2.45MPa 時(shí)使用。但這種密封面與墊片接觸面積較大（特別是管道用 寬面法蘭） ，所需壓緊力大，安裝時(shí)墊片不宜定位。預(yù)緊后，墊片易向兩側(cè)伸展 或移動。故如聚四氟乙烯等摩擦系數(shù)較小的墊片，不宜采用該種密封面。另外， 如使用纏繞墊片，為了重復(fù)利用墊片，密封面上不加工三角槽。 2.2 凹凸面法蘭 該法蘭密封面由一凹面和一凸面組合而成， 墊片放置在凹面內(nèi)， 如圖 2-1 （b） 所示。其適用的墊片有：各種金屬及非金屬平墊、包覆墊、金屬包墊、纏繞墊片 （基本型或帶內(nèi)環(huán)的） 、卡套接頭金屬波形墊、金屬齒形墊。 與平面法蘭相比，凹凸面法蘭中墊片不易被擠出，裝配時(shí)便于對中，工作壓 力范圍比平面法蘭寬，用于密封要求較嚴(yán)的場合。但對于操作溫度高，封口直徑 大的設(shè)，使用該種密封面時(shí)，墊片仍存在被擠出的可能。 2.3 榫槽面法蘭 該法蘭密封面由一榫槽面和一槽面配合組成，墊片置于槽內(nèi)，如圖 2-1（c） 所示。適用墊片有：金屬及非金屬平墊、金屬包墊、纏繞墊（基本型）等。與凹 凸面法蘭一樣，榫槽面法蘭在槽中不會被擠出，壓緊面積小，卡套接頭只有平面法蘭和 凹凸面法蘭的 52～68%，且墊片受力均勻。由于墊片與介質(zhì)不直接接觸，介質(zhì)腐 蝕影響和壓力機(jī)制的滲透影響小，可用于高壓、易燃、易爆、有毒介質(zhì)的密封 要求嚴(yán)格的場合。 這種密封面墊片安裝時(shí)對中性好，該密封面加工和墊片更換較 為困難。 2.4 其他密封面型式的法蘭 除以上三種密封面型式以外，還有采用梯形槽密封面，以及配用 O 型環(huán)、 透鏡墊的特殊密封面形式。 圖 2-2 其他法蘭密封面型式 圖 2-2（a）為采用橡膠 O 型圈和金屬中空 O 型環(huán)的密封面形式。 圖 2-2（b）為梯形槽密封面，可配金屬八角墊和橢圓墊。 圖 2-3（c）為透鏡墊密封結(jié)構(gòu)，它用于高壓管道的連接。 3.墊片選用 墊片的型式和材料應(yīng)根據(jù)流體、使用工況（壓力、溫度）以及法蘭接頭的密 封要求選用，法蘭密封面型式和表面粗糙度應(yīng)與墊片的型式和材料相適應(yīng)。 3.1.石棉橡膠墊片 石棉橡膠板由石棉纖維、 膠料及其它填充材料經(jīng)混煉加熱和輥壓而成�？煞� 為高、中、低壓、耐油、耐酸、耐堿等種類，但這種材料密封性能并不高（其密 封性通常在 1× 10-2～1 x 10-3Cm3N／S 左右） 。這種墊片的橡膠等組份容易受溫 度和介質(zhì)（如溶劑）的作用而損壞，在使用時(shí)很容易發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象；石棉是 一種纖維物質(zhì)，在墊片中存在微小間隙，從而形成“毛細(xì)管現(xiàn)象”滲漏，影響了它 的密封性能和壽命。一般只應(yīng)用于溫度、壓力不高的非
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