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壓力容器法蘭

鎖定
壓力容器是石油化工、電力、輕工等工業領域中使用最廣泛的設備之一,由於工藝要求和設備內件安裝、檢修的需要,製造、運輸的方便,壓力容器常需要採用可拆卸的結構。法蘭連接便是一個組合件,由一對法蘭,數個螺栓、螺母和一個墊片組成。常見的管殼式熱交換器、反應釜、塔器、過濾器等通常都設置有容器法蘭。
壓力容器法蘭 [1]  是指筒體與封頭、筒體與筒體或封頭與管板之間連接的法蘭,與管法蘭作用相同,外形相似,但因公稱直徑的定義不同,不能互換。其作用是使不同的受壓元件組合在一起,同時保證連接部位不產生泄露。
中文名
壓力容器法蘭
外文名
Pressure vessel flange
用    途
壓力容器零件間鏈接
適用範圍
石油化工、電力、輕工等
類    別
機械零件

壓力容器法蘭形式

平面型密封面 平面型密封面
法蘭連接的嚴密性與法蘭壓緊墊圈的密封面形式直接相關,常用的法蘭密封面形式有以下三種。
(1)平面型密封面
平面法蘭密封面是一個突出的光滑平面,具有結構簡單、加工方便、且便於進行防腐襯裏的優點。但由於這種密封面和墊片接觸面積較大,螺栓上緊後,墊片易向外側伸展而不易壓緊,甚至被擠出密封面,因而密封性能較差。通常適用於壓力不高、介質無毒的容器。
凹凸型密封面 凹凸型密封面
(2)凹凸型密封面
凹凸面密封面由一個凸平面和一個凹平面所組成。安裝時易於對中,壓緊時能有效地防止墊片被擠出密封面,密封性能比平面密封較好。
榫槽型密封面 榫槽型密封面
(3)榫槽型密封面
榫槽型密封面由一個榫面一個槽面相配而成,因此密封面更窄。墊圈放在槽內,壓緊時既不會向外側變形,也不會向內側變形,密封效果最好。安裝時易於對中,墊片受力均勻, 密封可靠,適用於易燃、易爆和有毒介質的容器。但凸面部分易被碰壞,且施工難度大。由於墊片很窄,更換時也較為困難。

壓力容器法蘭容器法蘭的類型

容器法蘭的三種類型
容器法蘭的三種類型(3張)
壓力容器法蘭按其結構分為甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭,其中甲型、乙型平焊法蘭都屬於任意式法蘭。
甲型平焊法蘭直接與容器焊接,焊縫尺寸較小,不能保證法蘭與容器同時受力。其密封面有平面型密封面和凹凸型密封面兩種形式,適用於公稱直徑較小,公稱壓力也較小的壓力容器。
乙型平焊法蘭本身具有一段較厚的短節,從而使法蘭具有較大的剛度,同時與容器筒體直接連接的不是法蘭而是這個短節,可以使筒體免受因法蘭在內壓作用下變形帶來的附加彎矩。乙型平焊法蘭的密封面形式有平面型、凹凸型和榫槽型三種,適用於公稱直徑較大,公稱壓力也較大的壓力容器。
長頸對焊法蘭的短節和法蘭盤本身是一個整體,消除了焊接時產生殘餘應變的可能,同時由於頸的根部厚度較大,大大增加了法蘭整體的強度和剛度,其密封面形式也有平面型、凹凸型和榫槽型三種。相比於甲型、乙型平焊法蘭,長頸對焊法蘭的適用範圍最大,可用於中、高壓的壓力容器。

壓力容器法蘭密封墊片

密封墊片的作用是在螺栓壓緊力的作用下,填充法蘭盤密封面的凹凸不平處以阻止容器內介質外泄。壓力容器法蘭的密封墊片有非金屬軟墊片、纏繞式墊片金屬包覆墊片三種。
非金屬軟墊片使用的材料是厚度為3mm的耐油石棉橡膠板(使用温度 ≤ 200℃)和石棉橡膠板(使用温度 ≤ 250℃ )。 這類墊片可用於以上三種類型的法蘭上,但不適用於榫槽型的密封面。
纏繞式墊片是用 0Cr13 或 0Cr18Ni9 或 08F 等 V 型和 W 型鋼帶與石棉、聚氯乙烯或柔性石墨等填充帶相間纏卷而成。為了防止鬆動,金屬帶的始端和末端被焊死。這類墊片外徑與非金屬墊片相同,但寬度略窄,只能用於乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭。
金屬包墊片以石棉膠板作為內芯,外包厚度為 0.2~0.5 mm 的薄金屬板構成,金屬材料可以是鋁、銅及其合金,也可以是不鏽鋼或優質碳鋼。該墊片也只能使用於乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭。

壓力容器法蘭因素

影響法蘭密封的因素 [2]  很多,但概括來説有法蘭連接構件的自身狀況影響以及介質、温度等外界條件的影響。
(1)法蘭密封面特徵
法蘭密封面的表面粗糙度應與所使用的墊片相適應,實際應用中表面粗糙度大些,對防止泄漏是有利的。
(2)法蘭剛度
法蘭剛度不夠會引起法蘭密封面軸向翹曲變形,造成墊片內、外側受力不均,導致密封失效,可通過增加法蘭厚度,增大法蘭外徑等方法改善。對於石油化工裝置中輸送易燃易爆或有毒介質的管道, 為保證密封的可靠性, 適當提高法蘭的剛度是必要的。
(3)墊片密封性能
墊片材料應具有足夠的強度,不至於被壓壞或擠出,同時應具有足夠的回彈能力,使墊片表面與法蘭面緊密接觸以保持良好的密封效果。
(4)操作條件
操作温度、壓力和介質的物理化學性能會影響法蘭連接的可靠性。在高温下, 介質對墊片的溶解和腐蝕作用加劇, 增加了泄漏的可能性。 [3]  此外,高温還可能使螺栓、法蘭和墊片產生高温蠕變應力鬆弛。在不當的操作條件下進行施工很有可能導致裝置出現問題,影響正常使用與安全生產。

壓力容器法蘭產品信息

壓力容器法蘭按法蘭環的連接情況劃分為:整體法蘭、活套法蘭和任意式法蘭。我國最常用的JB/T4701—4703標準壓力容器法蘭 [4]  共有3種類型:甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭,其中甲型、乙型平焊法蘭都屬於任意式法蘭。法蘭及其墊片、緊固件統稱為法蘭接頭,法蘭接頭是工程設計中使用極為普遍、涉及面非常廣泛的一種零部件,也是工程設計及使用過程中容易出現問題的關鍵部位。法蘭接頭設計是壓力容器設計中的重要內容之一。在選用標準甲型法蘭和計算非標甲型法蘭時,設計人員選用材料不合理的現象比較嚴重,採用乙型平焊法蘭甚至長頸對焊法蘭代替甲型平焊法蘭的情況也較多,造成不必要的浪費。因此,有必要針對常用甲型平焊法蘭的選用和計算進行探討。

壓力容器法蘭參數

規 格:DN300~3000
產品備註:壓力容器法蘭應用行業:暖通 電力 樓宇供水 壓力容器配件,壓力管道配件。
產品類別:法蘭系列
應用行業:暖通 電力 樓宇供水 壓力容器配件,壓力管道配件。
參考資料
  • 1.    黃廷林主編.水工藝設備基礎(第3版).北京:中國建築工業出版社,2016.5:187-191
  • 2.    嶽金瑞.淺談法蘭密封泄漏[J].河南化工,2008(04):51-53.
  • 3.    沈軼,陸曉峯.高温法蘭連接系統的失效分析[J].潤滑與密封,2006(04):164-166.
  • 4.    JB/T4700~4703-2000 壓力容器法蘭