南昌市钢一金属材料有限公司法兰、垫片及螺栓

南昌市钢一金属材料有限公司法兰、垫片及螺栓 

(一) 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。

法兰标准化，国内目前尚未统一。早的是1958年原化工部颁发的管法兰标准，是参考苏联五十年代标准制订的；1959年原一机部又颁发过一套管法兰标准；20世纪六十年代随着我国石油工业的迅速发展，原石油部在1964年也颁发过一套管法兰标准。这些法兰标准有共性、也有各自的特殊性。原一机部和化工部的法兰标准，平焊法兰的内径及对焊法兰颈部的外径，大部分是以管子的小外径为基础；原石油部法兰标准则大部分是以管子大外径为基础。因此各种标准的法兰，在一些局部尺寸上不尽相同。

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：

1．平焊法兰

平焊钢法兰，是中低压工艺管道常用的一种。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。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；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。

2．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。

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。

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，HJ60mm

凹凸密封面对焊钢法兰图

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。

榫槽面对焊法兰图

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。

梯形槽面对焊钢法兰图

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。

3．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PN06MPa及以下。焊环松套法兰如图

焊环松套钢制管法兰图

4．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，如图12-2-7。

高压管线法兰连接结构型式图

5．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。

(二) 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。

1．橡胶石棉垫

橡胶石棉垫是法兰连接用量多的垫片、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。

2．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。

3．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。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℃。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。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。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。

4．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。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℃。

5．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。

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。

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。

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。

(三) 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。

1．单头螺栓

单头螺栓也称六角头螺栓，如图12-2-8所示。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

2．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，如图12-2-9所示。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℃。

3．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，如图12-2-10所示。

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。