法兰与垫片的基础知识课件.ppt

法兰、垫片基础知识,第一章,法兰,?,化工装置中大量采用法兰连接，分为设备法兰与,管法兰两大系列。设备法兰维修中很少需要更换；,检修中常常在更换阀门、液位计、等零部件时，,管法兰需同步更换。,1,、法兰的分类,?,按化工,(HG),行业标准分：,整体法兰,(IF),、,螺纹法兰,(Th),、,板式平焊法兰,(PL),、,带颈对焊法兰,(WN),、,带颈平焊法兰,(SO),、,承插焊法兰,(SW),、,对焊环松套法兰,(PJ/SE),、,平焊环松套法兰,(PJ/RJ),、,衬里法兰盖,(BL(S),、,法兰盖,(BL),。,2,、法兰的结构形式,?,整体法兰系指泵、阀、机等机械设备与管道连接,的进出口法兰，通常和这些管道设备制成一体，,作为设备的一部分。,?,按法兰结构及其管子的连接方式分为：,整体法兰,螺纹法兰,对焊法兰,平焊法兰,松套法兰,法兰盖等,2,、法兰的结构形式,?,螺纹法兰是将法兰的内孔加工成管螺纹，并和带,螺纹的管子配合实现连接，是一种非焊接法兰。,与焊接法兰相比，它具有安装、维修方便的特点，,可在一些现场不允许焊接的场合使用。但在管道,温度变化急剧或温度高于20低于,-,45的条件,下，建议不使用螺纹法兰，以免发生泄漏。,2,、法兰的结构形式,?,对焊法兰又称高颈法兰，它与其他法兰不同之处,在于从法兰与管子焊接处到法兰盘有一段长而倾,斜的高颈，此段高颈的壁厚沿高度方向逐渐过渡,到管壁厚度，改善了应力的不连续性，因而增加,了法兰强度。对焊法兰主要用于工况比较苛刻的,场合，如管道热膨胀或其他载荷而使法兰处受的,应力较大，或应力变化反复的场合；压力、温度,大幅度波动的管道和高温、高压及零下低温的管,道。,2,、法兰的结构形式,2,、法兰的结构形式,?,平焊法兰又称搭焊法兰。平焊法兰与管子的连接,是将管子插入法兰内孔至适当位置，然后在搭焊，,其优点在于焊接装配时较易对中，且价格便宜，,因而得到了广泛的应用。按内压计算，平焊法兰,的强度约为相应对焊法兰的三分之二，疲劳寿命,约为对焊法兰的三分之一。所以，平焊法兰只适,用于压力等级比较低，压力波动、振动及震荡均,不严重的管道系统中。,2,、法兰的结构形式,2,、法兰的结构形式,?,松套法兰的连接实际也是通过焊接实现的，只是,这种法兰是松套在已与管子焊接在一起的附属元,件上，然后通过连接螺栓将附属元件和垫片压紧,以实现密封，法兰（即松套）本身则不接触介质。,这种法兰连接的优点是法兰可以旋转，易于对中,螺栓孔，使用在大口径管道上易于安装，也适用,于管道需要频繁拆卸以供清洗和检查的地方。其,法兰附属元件材料与管子材料一致，而法兰材料,可与管子材料不同，因此比较适合于输送腐蚀性,介质的管道。,2,、法兰的结构形式,2,、法兰的结构形式,?,法兰盖也称盲板法兰，是中间不带孔的法兰，供,封住管道堵头用。,3,、法兰的密封面形式,法兰密封面型式和代号（,GB/T9112-2000,）,密封面型式,平面,突面,代号,FF,RF,凹凸面,凸面,凹面,MF,M,F,榫槽面,榫面,槽面,TG,T,G,RJ,环连接面,3,、法兰的密封面形式,3,、法兰的密封面形式,?,全平面（,FF,）：全平面密封适合于压力较小的场,合（,PN1.6MPa,）；,3,、法兰的密封面形式,?,平面密封面主要用于宽面法兰及低压管道系统中，,与相配密封垫片接触面分布于法兰螺栓中心圆的,内外两侧。对应的垫片材质多为石棉橡胶等非金,属软质材料，垫片预紧比压较低，无论是平焊法,兰还是对焊法兰或者是承插法兰都有用到。,3,、法兰的密封面形式,?,突面（,RF,）：表面是一个光滑的平面，也可车制,密纹水线。密封面结构简单，加工方便，且便于,进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片接触面积,较大，预紧时垫片容易往两边挤，不易压紧。,突面密封面主要用于窄面法兰，即垫片的接触面,位于螺栓孔所包围的区域范围内，也就是突面密,封面对的垫片外径正好与法兰连接螺栓内切圆直,径相当，安装时可借助螺栓使垫片位置固定在法,兰面中央。这种密封面在法兰上应用最为广泛。,?,3,、法兰的密封面形式,3,、法兰的密封面形式,?,凹凸面（,MFM,）密封面是由一个凸面和一个凹,面相配合组成，在凹面上放置垫片，能够防止垫,片被挤出，故可适用于压力较高的场合。,?,凹凸面密封面的特点是垫片嵌在凹面的凹槽中，,减少垫片被压力冲击的可能性，装配时便于对中，,和突面密封面法兰相比，这种密封面常常可以用,在密封要求较严的场合，其缺点是一对法兰两种,密封面，密封面加工较突面法兰复杂，因此不像,突面法兰那样应用广泛。和榫槽面法兰相比，它,还有不能保护垫片不被挤入管道内的缺点。,3,、法兰的密封面形式,3,、法兰的密封面形式,?,榫槽面,(TG),密封面是由榫和槽所组成的，垫片置,于槽中，不会被挤动。垫片可以较窄，因而压紧,垫片所需的螺栓力也就相应较小。即使用于压力,较高之处，螺栓尺寸也不致过大。因而，它比以,上两种密封面均易获得良好的密封效果。密封面,的缺点是结构与制造比较复杂，更换挤在槽中的,垫片比较困难。此外，榫面部分容易损坏，在拆,装或运输过程中应加以注意。榫槽密封面适于易,燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合。当,压力不大时，即使直径较大，也能很好地密封。,3,、法兰的密封面形式,3,、法兰的密封面形式,?,环连接面（,RJ,）：环连接面主要用在带颈对焊法,兰与整体法兰上，适用压力范围为,（,6.3MPaPN25.0MPa,）。,?,环连接面密封的法兰，也属于窄面法兰，井在法,兰的突面上开出一环状梯形槽作为法兰密封面，,和榫槽面法兰一样，这种法兰在安装和拆卸时必,须在轴向将法兰分开，因此，在管线设计时要考,虑到将法兰在轴向分开的可能。,3,、法兰的密封面形式,4,、法兰的压力等级,?,法兰标准：,HG20592-2009(PN,系列）,HG20615-,2009,（,Calss,系列）,欧洲体系分为,0.25MPa,、,0.6MPa,、,1.0MPa,、,1.6MPa,、,2.5MPa,、,4.0MPa,、,6.3MPa,、,10.0MPa,、,16.0MPa,、,25.0MPa,共,10,个压力等级，适用公称,直径,DN=10,2000mm,。,?,?,美洲体系分,6,个压力等级，,适用于,DN=15,1500mm,。,Class,（磅级）,150,、,300,、,600,、,900,、,1500,、,2500,公称压力,/MPa 2.0,、,5.0,、,11.0,、,15.0,、,26.0,、,42.0,4,、法兰的压力等级,4,、法兰的压力等级,4,、法兰的压力等级,5,、法兰的材质,?,WCB,（碳钢）、,LCB,（低温碳钢）、,LC3,（,3.5%,镍,钢）、,WC5(1.25%,铬,0.5%,钼钢）、,WC9,（,2.25%,铬）、,C5,（,5%,铬,0.5%,钼）、,C12,（,9%,铬,1%,钼）、,CA6NM(4,）（,12%,铬钢）、,CA15(4),（,12%,铬）、,CF8M,（,316,不锈钢）、,CF8C,（,347,不锈钢）、,CF8,（,304,不锈钢）、,CF3,（,304L,不锈钢）、,CF3M,（,316L,不锈钢）、,CN7M,（合金钢）、,M35-1,（蒙,乃尔）、,N7M,（哈斯特镍合金,B,）、,CW6M,（哈斯塔,镍合金,C,）、,CY40,（因科镍合金）等。,?,?,?,?,?,?,碳钢,20#,304 0Cr18Ni9,304L 00Cr17Ni10,316 0Cr18Ni12Mo2Ti,316L 00Cr17Ni14Mo2,321,0Cr18Ni9Ti,第二章,垫片,1,、垫片的结构形式,?,工业上使用的平垫片一般由密封元件及内、外加强环组成，,密封元件或称垫片本体是阻止泄漏的关键部分。其常用的,材料有非金属材料，如柔性石墨、聚四氟乙烯、纤维增强,橡胶基复合板等。此外，密封元件材料也可以是刚性或柔,性的金属，通常用于压力和温度较高的场合。对于非金属,材料的密封元件，通常插入金属材料予以增强，同时也方,便了如石墨等易破碎材料密封元件的制造加工。增强材料,可以是金属薄板或丝网,金属薄板常常采用冲刺孔的方式,以提高增强效果和增加弹性，并通过粘结剂和辊压将它们,贴合在一起。密封元件也可以可设一表面层或抗粘结处理,层来增加密封效果和防止法兰密封面粘结。,1,、垫片的结构形式,?,外加强环或外环材料均为实体金属，其作用是：帮助密封,元件安装时对中；防止密封元件过份压缩而破坏；防止垫,片吹出和减少法兰转动等。外加强环不与密封介质接触，,因此不要求耐介质腐蚀，故常常由碳钢材料制成。外加强,环还可以与密封元件制成一体，例如金属齿形垫片、波齿,复合垫片。,内加强环或内环接触流体，其材料应能抵御密封介质的腐,蚀。内加强环的作用是：防止密封元件与容器或管道法兰,之间的空隙，以避免此空隙干扰流体的流动以及由此引起,的流体对垫片的冲蚀。,?,1,、垫片的结构形式,2,、垫片的种类及应用,非金属软垫片,非金属软垫片,聚四氟乙烯垫片,聚四氟乙烯包覆垫片,橡胶垫片,石棉橡胶垫片,非石棉纤维橡胶垫片,金属缠绕式垫片,金属冲齿板柔性石墨复合垫片,法兰用密封垫片,金属复合垫片,金属包履垫片,金属波齿复合垫片,金属垫片,金属齿型复合垫片,金属平垫片,金属波纹形垫片,金属齿形垫片,金属环形垫片,八角形环垫,椭圆形环垫,RX,型及,BX,型自紧,密封环垫,金属透镜垫片,?,1,、非金属平垫片,非金属平垫片。标准：,HG20606,公制（欧洲体系）系列、,HG20627,英制（美洲体系）系列。,?,?,材料通常包括：天然橡胶及合成橡胶；石棉板橡胶板和耐,油石棉橡胶板,;,合成纤维橡胶压制板（有机、无机）；改,性或填充的聚四氟乙烯板。,非金属平垫片的选用,垫片型,式,石,棉,橡,胶,板,耐,油,石,棉,橡,胶,垫,片,垫片材料,使用条件,PN/MPa,1.5,4.0,6.0,1.5,2.5,t/,200,350,450,150,全平面,NY250,250,突面,用于油品、液化石油,气、溶剂、石油化工、,原料等介质。对于汽,油及航空汽油不适用。,适用密封面,型式,全平面,突面,凹凸面,用途,XB200,XB350,XB450,NY150,用于水、蒸汽、空气、,氨（气态或液态）及,惰性气体,非,金,属,垫,片,榫槽面,凹凸面,NY400,4.5,400,榫槽面,非金属平垫片的选用,使用条件,垫片型式,垫片材料,PN/MPa,14,t/,370,（连,续,205,）,425,（连,续,290,）,适用密封,面型式,全平面,突面,14,凹凸面,榫槽面,用途,有机纤维增强,非石棉纤,维橡胶板,无机纤维增强,非,金,属,平,垫,片,聚四氟乙,烯包履垫,视粘结剂,（,SBR,、,NBR,、,CR,及,EPDM,等）而定,用于各种,腐蚀性介,质及有清,洁要求的,介质,包履层：聚四氟,乙烯,5.0,嵌入层：石棉橡,胶板,150,全平面,突面,?,2,、聚四氟乙烯包履垫片,聚四氟乙烯包履垫片。标准：,HG20607,公制（欧洲体系）,系列、,HG20628,英制（美洲体系）系列。,聚四氟乙烯包履垫片是一种非金属复合型软垫片，一般由,包封皮及嵌入物两部分组成。包封皮主要起抗腐蚀作用，,通常由聚四氟乙烯材料制成，嵌入物（填料）为带或不带,金属加强筋的非金属材料，通常由石棉橡胶板制成。,包履层（聚四氟乙烯）,?,?,夹镶层（石棉橡胶板或其它复合材料）,?,聚四氟乙烯包履垫片的选用,聚四氟乙烯包履垫片主要适用于全平面型及突面型钢制管,法兰连接，适用公称压力,PN,为,0.6,5.0MPa,、工作温度为,0,150,的腐蚀介质或对清洁度有较高要求的介质。,?,?,3,、金属冲齿柔性石墨复合垫片,金属冲齿柔性石墨复合垫片。标准：,HG20608,公制（欧洲,体系）系列、,HG20629,英制（美洲体系）系列。,?,?,金属冲齿柔性石墨复合垫片，它是由冲齿或冲孔金属芯板,与膨胀石墨粒子复合而成。,适用范围：,HG20608,，,PN=1.0,6.3MPa,；,HG20629,，,PN=2.0,（,Class 150,）,11.0MPa(Class 600),。,金属冲齿柔性石墨复合垫片型式分为,RF,型、,MFM,型和,TG,型，,分别适用于突面、凹凸面和榫槽面法兰。根据需要，,RF,型,垫片可带不锈钢或碳钢内包边，即为,RF,E,型。,?,?,金属冲齿柔性石墨垫片的选用,垫片型式,垫片材料,低碳钢（,St,）,金属冲齿,柔性石墨,垫片,芯板,材料,6.3,0Cr18Ni9(304),650,榫槽面,PN/MPa,t/,450,使用条件,适用密封,面型式,用途,突面,凹凸面,用于蒸汽,及各种腐,蚀性介质。,?,标记：,XX,（标准号）,XX,（名称）,XX,（垫片形式）,XX,（规格）,XX,（芯板材料）,?,?,例如，公称直径为,200mm,、,PN=5.0MPa(Class300),、芯板材,料,0Cr18Ni9,的突面法兰用柔性石墨复合垫片，其标记为：,HG 20629,石墨复合垫,RF,E 200-5.0 304,?,?,?,4,、金属包覆垫片,金属包覆垫片。标准：,HG20609,公制（欧洲体系）系列、,HG20630,英制（美洲体系）系列。,适用范围：,HG20609,，,PN=2.5,10.0MPa,；,HG20630,，,PN=5.0,（,Class 300,）,15.0MPa(Class 900),。,金属包履垫片是以非金属材料为芯材，切成所需形状，外,面包以厚度为,0.25,0.5mm,的金属薄板组成的一种复合垫,片。根据包履状态，一般分为平面型和波纹型两种。,垫片外壳,垫片盖,填料,?,?,金属包覆垫片材料及适用温度,包覆层金属材料,纯铝板,L3,纯铜板,T3,镀锡薄钢板,镀锌薄钢板,08F,0Cr18Ni9,00Cr17Ni10,00Cr17Ni14Mo2,代号,L3,T3,St(Sn),400,St(Zn),St,304,304L,316L,500,304,突面,用于蒸汽、煤,气、油品、汽,油、溶剂及一,般工业介质,最高工作温度/,200,300,适用密封面型,式,用途,?,标记：,XX,（标准号）,XX,（名称）,XX,（规格）,XX,（包覆材料）,例如，公称直径为,800mm,、,PN=4.0MPa(40bar),、包覆材料,为,0Cr18Ni9,的突面法兰用金属包覆垫片，其标记为：,HG 20609,金属包覆垫片,800-4.0 304,?,?,?,?,?,5,、缠绕式垫片,缠绕式垫片。标准：,HG20610,公制（欧洲体系）系列、,HG20631,英制（美洲体系）系列。,适用范围：,HG20610,，,PN=1.6,16.0MPa,；,HG20631,，,PN=2.0,（,Class 150,）,26.0MPa(Class 1500),。,?,?,金属缠绕式垫片是由金属带和非金属带螺旋复合绕制而成,的一种半金属平垫片。其特性是：压缩、回弹性能好；具,有多道密封和一定的自紧功能；对于法兰压紧面的表面缺,陷不太敏感，不粘接法兰密封面，容易对中，因而拆卸便,捷；可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响；能在,高温、低压、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条,件下，保持其优良的密封性能。,?,金属带材料常用,0Cr18Ni9,、,0Cr17Ni12Mo2,、,00Cr17Ni14Mo2,，也可以采用其它金属带材料，但应在订,货时说明。非金属带材料最高温工作温度（,）：特制石,棉纸或非石棉纸，,500,；柔性石墨带，,650,；聚四氟乙烯，,200,。,适用密封面型式：突面,凹凸面,榫槽面,用途：用于各种液体及气体介质。若用于氢氟酸介质，应,采用石墨带配蒙乃尔合金钢带,?,?,?,缠绕式垫片按其结构不同可分为四种型式：基本型、带内,环型、带外环型、带内外环型。,垫片型式,基本型,代号,A,适用等法兰密封面形式,榫槽面,带内环型,带外环型,B,C,凹凸面,平面,突面,带内外环型,D,缠绕式垫片材料代号（,GB/T 4622.1,2003,）,外环材料,名称,无,代号,0,金属带材料,名称,0Cr13,代号,1,填充带材料,名称,石棉,代号,1,内环,名称,无,代号,0,低碳钢,0Cr18Ni9,1,2,0Cr18Ni9,0Cr17Ni12Mo2,2,3,柔性石墨,聚四氟乙,烯,2,3,低碳钢,0Cr18Ni9,1,2,00Cr17Ni14Mo2,4,非石棉纤,维,热陶瓷纤,维,4,0Cr17Ni12Mo2,3,0Cr25Ni20,5,5,00Cr17Ni14Mo2,4,?,标记：,XX,（标准号）,XX,（名称）,XX,（规格）,XX,（垫片类型和材,料代号）,?,?,例如，,DN=300mm,、,PN=11.0MPa(Class600),、,A,型缠绕垫、,金属带,0Cr17Ni12Mo2,，非金属带聚四氟乙烯，其标记为：,HG 20631,缠绕垫,A300-11.0 0330,?,?,?,6,、,齿形组合垫片,标准：,HG20612,公制（欧洲体系）系列、,HG20633,英制（美洲体系）,系列。,适用范围：,HG20612,，,PN=1.6,25.0MPa,；,HG20633,，,PN=5.0,（,Class 300,）,42.0MPa(Class 2500),。,?,齿形组合垫材料及适用温度,金属齿形材料,名称,10,或,08,0Cr13,0Cr18Ni9,或,0Cr17Ni12Mo2,代号,10,或,08,410,304,或,306,覆盖层材料材料,名称,柔性石墨,柔性石墨,柔性石墨,聚四氟乙烯,G,代号,使用条件,t/,450,540,650,适用密封面,型式,用途,突面,凹凸面,榫槽面,用于中、,高压管,道,F,4,200,?,标记：,XX,（标准号）,XX,（名称）,XX,（密封面形式，按,HG 20611,）,XX,（规格）,XX,（垫片材料代号）,?,?,例如，,DN=200mm,、,PN=16.0MPa(160bar),、凹凸面法兰用,0Cr18Ni9,覆盖聚四氟乙烯垫片，其标记为：,HG 20611,齿形垫,FMF 200-16.0 304F,4,?,?,7,、,金属环形垫片,?,标准：,HG20612,公制（欧洲体系）系列、,HG20633,英制（美洲,体系）系列。,适用范围：,HG20612,，,PN=6.3,25.0MPa,；,HG20633,，,PN=2.0,（,Class 150,）,42.0MPa(Class 2500),。,金属环形垫片是用金属材料加工成截面为八角形或椭圆形的,实体金属垫片，具有径向自紧密封作用。故金属环形垫片是,靠与法兰梯槽的内外侧面（主要是外侧面）接触，并通过压,紧而形成密封的。,八角形环形垫与法兰槽相配，主要表现为面接触。同椭圆形,环垫相比，虽然不易与法兰槽达到密合，但却能再次使用，,并且因截面是直线构成，容易加工。椭圆形环垫与法兰槽是,线接触，密封性较好，但加工精度要求高，因而增加了制造,成本，同时椭圆形环垫不能重复使用。,?,?,?,环形垫片材料及适用条件,材料牌号,软铁,08,或,10,0Cr13,00Cr17Ni14Mo2,0Cr18Ni9,最高使用温度,/,450,450,540,450,600,环连接面,用于高,温、高,压管道,适用密封面型式,用途,?,标记：,XX,（标准号）,XX,（名称）,XX,（规格）,XX,（环号，,20633,）,XX,（材料代号）,?,?,例如，,DN=100mm,、,PN=11.0MPa(Class600),、环号,R37,、材,料为,0Cr18Ni9,的,金属椭圆垫，其标记为：,HG 20633,椭圆垫,100-11.0,R37 304,?,3,、垫片的选用原则,1,、选用垫片的基本原则,1,）选用或订购垫片时应了解以下基本数据：,a,、相配法兰的密封面型式和尺寸；,b,、法兰及垫片的公称通径；,c,、法兰及垫片的公称压力；,d,、流体介质的温度；,e,、流体介质的性质。,2,）选用垫片时还应考虑以下因素：,a,、有良好的压缩及回弹性能，能适应温度和压力的波动；,b,、有良好的可塑性，能与法兰密封面很好的贴合；,c,、对有应力腐蚀开裂倾向的某些金属（如奥氏体不,锈耐酸钢）法兰，应保证垫片材料不含引起各种腐蚀的超,量杂质，如控制垫片氯离子含量以对法兰腐蚀；,d,、不污染介质；,e,、对密封高度毒性的化学品，要求垫片应具有更大,的安全性；对于输送易燃液体的管道系统，要求垫片用于,法兰上的最高使用压力和最高使用温度在限制范围内；,f,、低温时不易硬化，收缩量小，高温时不易软化，,抗蠕变性能好；,g,、加工性能好，安装及压紧方便；,h,、不粘接法兰密封面，拆卸容易。,谢谢,