法兰、垫片及阀门基本知识

兰州石油化工公司助剂厂金万元2007年1月31日常用法兰、垫片及阀门选用讲义内容第一部分：法兰第二部分：垫片第三部分：阀门产品型号及代号说明第一部分、法兰一、法兰的型式、参数。二、法兰密封面三、法兰公称通径和钢管外经四、法兰的标记五、压力容器法兰一、法兰结构型式、参数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、松套法兰与法兰盖等。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。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。但在温度高于260℃和低于-45℃的条件下，建议不使用螺纹法兰，以免发生泄漏。一、法兰结构型式、参数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。一、法兰结构型式、参数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。一、法兰结构型式、参数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。一、法兰结构型式、参数二、法兰密封面二、法兰密封面法兰密封面型式和代号（GB/T9112-2000）密封面型式代号平面FF突面RF凹凸面凸面MFM凹面F榫槽面榫面TGT槽面G环连接面RJ三、法兰公称通径和钢管外经1、法兰公称通径在管道系统中，管道元件公称通经是一个重要的基本参数。公称通经是仅与制造尺寸有关且引用方便的一个园整数值，不适用于计算，它是管道系统中除了用外经和螺纹尺寸代号标记的元件以外的所有其他元件通用的一种规格标记。法兰公称通经与管道公称通经含义相同，它并不是某一个实际结构尺寸，也不等于法兰内经，而仅仅是与制造尺寸有关联的经过园整后的一个名义尺寸，其标记方法是在字母“DN”后跟一个以mm为单位的数字。三、法兰公称通径和钢管外经2、钢管外经：我国目前生产和使用的钢管，从外径来分有两个系列：标准中标注为“系列Ⅰ”和“系列Ⅱ”，或称“A系列”及“B系列”。系列Ⅰ或A系列的钢管为“英制管”，俗称“大外径管”；系列Ⅱ或B系列的钢管为“公制管”，俗称“小外径管”。所谓“大外径管及小外径管”的含义是：在相同管道公称通径的条件下，管道附件（诸如法兰、阀门、管件及管道过滤器等）所配用钢管外径尺寸的大小，尺寸大的叫“大外径”管；尺寸小的叫“小外径”管。例如：公称通经DN100的法兰，配管外径为114.3mm及108mm两种，外径114.3mm的钢管称为“大外径”管或“系列Ⅰ或A系列”管；外径108mm的钢管称为“小外径”管或“系列Ⅱ或B系列”管。钢管外径系列是管法兰尺寸的基础。三、法兰公称通径和钢管外经管法兰公称通径和钢管外径公称通径钢管外径公称通径钢管外径欧洲系列美洲系列欧洲系列美洲系列系列Ⅰ系列Ⅱ系列Ⅰ系列Ⅰ系列Ⅱ系列Ⅰ1521.31821.3100114.3108114.32026.92526.9125139.7133141.32533.73233.7150168.3159168.34048.34548.3200219.1219219.15060.35760.3250273.0273273.08088.98988.9300323.9325323.9四、法兰的标记1、对焊法兰：公称通径100mm、公称压力2.5MPa的平面对焊法兰：法兰DN100-PN25FF（系列Ⅱ）GB/T9115.1-2000公称通径80mm、公称压力2.5MPa的突面对焊法兰：法兰DN100-PN25RF（系列Ⅱ）GB/T9115.1-2000公称通径80mm、公称压力4.0MPa的凸面对焊法兰：法兰DN100-PN40M（系列Ⅱ）GB/T9115.2-2000四、法兰的标记2、带颈平焊法兰公称通径100mm、公称压力2.5MPa的平面带颈平焊法兰：法兰DN100-PN25FF（系列Ⅱ）GB/T9116.1-2000公称通径80mm、公称压力2.5MPa的突面带颈平焊法兰：法兰DN100-PN25RF（系列Ⅱ）GB/T9116.1-2000公称通径80mm、公称压力4.0MPa的凸面带颈平焊法兰：法兰DN80-PN40M（系列Ⅱ）GB/T9116.2-2000四、法兰的标记3、法兰盖公称通径80mm、公称压力2.5MPa的平面钢制管法兰盖：法兰盖DN80-PN25FFGB/T9123.1-2000公称通径80mm、公称压力2.5MPa的突面钢制管法兰盖：法兰盖DN80-PN25RFGB/T9123.1-2000公称通径80mm、公称压力2.5MPa的凸面钢制管法兰盖：法兰盖DN80-PN25MGB/T9123.2-2000五、压力容器法兰1、法兰分类及法兰类型代号类型平焊法兰对焊法兰甲型乙型长颈标准号JB/T4701JB/T4702JB/T4703法兰类型名称及代号一般法兰法兰衬环法兰法兰C密封面型式代号平面密封面平密封面RF凹凸面密封面凹密封面FM凸密封面M榫槽面榫密封面T槽密封面G五、压力容器法兰2、法兰标记法兰标记由7部分组成。标准编号法兰总高度，mm法兰厚度，mm公称压力，MPa公称直径，mm密封面型式代号法兰名称及代号五、压力容器法兰2、法兰标记公称压力2.5MPa、公称直径1000mm的平面密封长颈对焊法兰，厚度78mm，总高度155mm的标记为：法兰-RF1000-2.5/78-155JB/T4703－20000第二部分、垫片一、垫片的结构型式和种类二、非金属平垫片三、金属复合垫片四、金属垫片五、垫片尺寸选用一、垫片的结构型式和种类1、垫片的结构型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。一、垫片的结构型式和种类1、垫片的结构型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。一、垫片的结构型式和种类2、垫片的种类金属垫片金属复合垫片非金属软垫片法兰用密封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金属波齿复合垫片金属齿型复合垫片金属包履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金属透镜垫片八角形环垫椭圆形环垫RX型及BX型自紧密封环垫二、非金属平垫片1、国产石棉橡胶板使用范围和性能名称牌号表面颜色横向抗拉强度/MPa适用条件标准压力p/MPa温度t/℃石棉橡胶板XB450紫色≥19.0≤6.0≤450GB/T3985-1995XB350红色≥12.0≤4.0≤350XB200灰色≥6.0≤1.5≤200耐油石棉橡胶板NY200石墨色≥26.0≤4.0≤400GB/T539-1995NY250浅蓝色≥9.0≤2.5≤250NY150灰白色≥8.0≤1.5≤150二、非金属平垫片２、聚四氟乙烯包履垫片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。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。管法兰用聚四氟乙烯包履垫片按制造方式可分为三种型式：剖切型（S型）、机加工型（M型）、折包型（F型）。剖切型是采用聚四氟乙烯筒料车削成0.8～1mm厚的环状薄片，从外侧厚度的中心切开，在切口中放入芯材。切口开至距内孔处约1.5～2mm。对于机加工型包履垫片，其包封层内径可与法兰内径一致，以防止流体在法兰处产生涡流。对于折包型包履垫片，它是由厚度为0.4～0.8mm的带状聚四氟乙烯薄膜，用热密封方法将两端热合后包在环状的芯材外面呈U形状，制造简便，适用于尺寸较大的法兰密封。二、非金属平垫片２、聚四氟乙烯包履垫片标记示例公称通径50mm、公称压力1.0MPa的剖切型聚四氟乙烯垫片：S-50-1.0GB/T１３０４－１９９２公称通径50mm、公称压力1.0MPa的机加工型聚四氟乙烯垫片：M-50-1.0GB/T１３０４－１９９２公称通径50mm、公称压力1.0MPa的折包型聚四氟乙烯垫片：F-50-1.0GB/T１３０４－１９９２包履层（聚四氟乙烯）夹镶层（石棉橡胶板或其它复合材料）三、金属复合垫片１、金属缠绕式垫片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。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、带定为环型、带内环和定为环型。填充带金属带基本型三、金属复合垫片垫片型式代号（GB/T4622.1－2003）垫片型式代号适用等法兰密封面形式基本型A榫槽面带内环型B凹凸面带定为环型C平面突面带内环和定为环型D三、金属复合垫片垫片材料代号（GB/T4622.1－2003）定为环材料金属带材料填充带材料内环名称代号名称代号名称代号名称代号无定为环00Cr131石棉1无内环0低碳钢10Cr18Ni92柔性石墨2低碳钢10Cr18Ni920Cr17Ni12Mo23聚四氟乙烯30Cr18Ni9200Cr17Ni14Mo24非石棉纤维40Cr17Ni12Mo230Cr25Ni205热陶瓷纤维500Cr17Ni14Mo24三、金属复合垫片标记垫片尺寸标准编号公称通径垫片材料代号（定为环、金属带、填充带、内环）垫片型式代号--公称压力（数值按bar标记）三、金属复合垫片标记示例垫片型式：带内环和定为环型；定为环材料为低碳钢、金属带材料为0Cr18Ni9；公称通径150mm；公称压力4.0MPa（40bar）；垫片尺寸标准GB/T4622.2－2003；其标记为：缠绕垫D122