卡套接头可用于高压易燃易爆有毒介质的密封

　　浅析法兰密封原理_机械/仪表_工程科技_专业资料。浅析法兰密封原理 摘要：本文通过对影响法兰密封因素的分析，着重论述了法兰、垫片选用及 螺栓紧固要求，供机械设计、工程安装人员参考。 关键词：法兰；垫片；密封；螺栓紧固 The Analysis of

　　浅析法兰密封原理 摘要：本文通过对影响法兰密封因素的分析，着重论述了法兰、垫片选用及 螺栓紧固要求，供机械设计、工程安装人员参考。 关键词：法兰；垫片；密封；螺栓紧固 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 法兰连接结构是一个组合件，是由一对法兰、若干螺栓、螺母和一个垫片所 组成。 法兰连接具有较好的强度和紧密性， 适用范围广， 被广泛应用于机械设、 工业管道间的连接。 由于连接件或被连接件的强度破坏所引起法兰密封失效是很 少见的，较多的是因为密封不好而泄漏，而且随着生产周期要求越来越长、工艺 操作条件越来越苛刻的形势下， 法兰密封泄露问题越发明显。因法兰泄露造成设 停运、管道无法使用的事件屡见不鲜，给企业造成经济损失，人民生活造成不 便，并造成了资源上浪费。为了有效的解决法兰密封泄漏问题，现将有关问题作 一概述。 二、论文内容 1.法兰密封原理 法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于密封面之间的垫片压紧。施加于单位面 积上的压力（压紧应力）必须达到一定的数值才能使垫片变形而被压实，密封面 上由机械加工形成的微隙被填满，形成初始密封条件。所需的这个压紧应力叫垫 片密封比压力，以 y 表示，单位为 MPa，密封比压力主要决定于垫片材质。当 设或管道在工作状态时， 介质内压形成的轴向力使螺栓被拉伸，法兰密封面沿 着彼此分离的方向移动， 降低了密封面与垫片之间的压紧应力。如果垫片具有足 够的回弹能力， 使压缩变形的回复能补偿螺栓和密封面的变形，而使预紧密封比 压值至少降到不小于某一值(这个比压值称为工作密封比压)，则法兰密封面之间 能够保持良好的密封状态；反之，则密封将会失效。因此，为了实现法兰连接处 的密封， 必须使密封组合件各部分的变形与操作条件下的密封条件相适应，即使 密封元件在操作压力作用下，仍然保持一定的残余压紧力。为此，卡套接头螺栓和法兰都 必须具有足够大的强度和刚度， 使螺栓在内压形成的轴向力作用下不发生过大的 变形。 由此可见， 法兰密封性能与法兰、垫片形式的选用及螺栓预紧力有着密切关 系。 2.法兰选用 中、低压法兰常用密封面型式有平面、凹凸面及榫槽面三种。 （a）平面法兰 （b）凹凸面法兰（c）榫槽面法兰 图 2-1 中低压法兰密封面型式 2.1 平面法兰 该种法兰的密封面是一光滑平面， 有时也在密封面上加工两条界面为三角形 的同心圆沟槽(俗称水线（a）所示。 适用于平面法兰的垫片有各种非金属平垫片、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片 （可带内、外环） 。由于结构简单、加工方便，便于防腐衬里的施工，故可在公 称压力 p＜2.45MPa 时使用。但这种密封面与垫片接触面积较大（特别是管道用 宽面法兰） ，所需压紧力大，安装时垫片不宜定位。预紧后，垫片易向两侧伸展 或移动。故如聚四氟乙烯等摩擦系数较小的垫片，不宜采用该种密封面。另外， 如使用缠绕垫片，为了重复利用垫片，密封面上不加工三角槽。 2.2 凹凸面法兰 该法兰密封面由一凹面和一凸面组合而成， 垫片放置在凹面内， 如图 2-1 （b） 所示。其适用的垫片有：各种金属及非金属平垫、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片 （基本型或带内环的） 、卡套接头金属波形垫、金属齿形垫。 与平面法兰相比，凹凸面法兰中垫片不易被挤出，装配时便于对中，工作压 力范围比平面法兰宽，用于密封要求较严的场合。但对于操作温度高，封口直径 大的设，使用该种密封面时，垫片仍存在被挤出的可能。 2.3 榫槽面法兰 该法兰密封面由一榫槽面和一槽面配合组成，垫片置于槽内，如图 2-1（c） 所示。适用垫片有：金属及非金属平垫、金属包垫、缠绕垫（基本型）等。与凹 凸面法兰一样，榫槽面法兰在槽中不会被挤出，压紧面积小，卡套接头只有平面法兰和 凹凸面法兰的 52～68%，且垫片受力均匀。由于垫片与介质不直接接触，介质腐 蚀影响和压力机制的渗透影响小，可用于高压、易燃、易爆、有毒介质的密封 要求严格的场合。 这种密封面垫片安装时对中性好，该密封面加工和垫片更换较 为困难。 2.4 其他密封面型式的法兰 除以上三种密封面型式以外，还有采用梯形槽密封面，以及配用 O 型环、 透镜垫的特殊密封面形式。 图 2-2 其他法兰密封面型式 图 2-2（a）为采用橡胶 O 型圈和金属中空 O 型环的密封面形式。 图 2-2（b）为梯形槽密封面，可配金属八角垫和椭圆垫。 图 2-3（c）为透镜垫密封结构，它用于高压管道的连接。 3.垫片选用 垫片的型式和材料应根据流体、使用工况（压力、温度）以及法兰接头的密 封要求选用，法兰密封面型式和表面粗糙度应与垫片的型式和材料相适应。 3.1.石棉橡胶垫片 石棉橡胶板由石棉纤维、 胶料及其它填充材料经混炼加热和辊压而成。可分 为高、中、低压、耐油、耐酸、耐碱等种类，但这种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） 。这种垫片的橡胶等组份容易受温 度和介质（如溶剂）的作用而损坏，在使用时很容易发生应力松弛现象；石棉是 一种纤维物质，在垫片中存在微小间隙，从而形成“毛细管现象”渗漏，影响了它 的密封性能和寿命。一般只应用于温度、压力不高的非
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