法兰、垫片及螺栓三者组成管道中可拆卸的连接结构，压力管道中应用很普遍也是一种很重要的连接形式。通常，法兰、螺栓与垫片三者共同构成一个密封副，三者共同作用，相辅相承，才能保证接头的良好密封。 盲板、8字盲板、限流孔板、混合孔板等与法兰、垫片及螺栓关系比较密切，常与它们配合使用，一起进行介绍。1、法兰 法兰是确定管道公称压力等级的基准件。由前面的介绍可知，法兰的种类很多，不同型式的法兰，其密封性能不同，适用场合也不同。在这里仅讨论不同型式的法兰应如何选用，仅供参考。a. 法兰种类 ◆ 结构型式 管道法兰按与管子的连接方式分为以下六种基本类型：平焊、对焊法、承插焊、松套、螺纹法兰和整体法兰。 ◆密封面型式 法兰密封面有全平面、凸台面、凹凸面、榫槽面、环槽面等五种。 ◆ 法兰代号 不同的标准其法兰的密封面及型式的名称、代号略有区别。见表1－1、表1－2。 表1-1 密封面名称及代号对照表
序号 | SH 3406－96 | HG20592～20635－97 | JB/T74～90－94 | GB9112－2000 |
1 | 全平面（FF） | 全平面（FF） | | 平面（FF） |
2 | 凸台面（RF） | 突面（RF） | 凸面 | 突面（RF） |
3 | 凹凸面（MF） | 凹凸面（MFM） | 凹凸面 | 凹凸面（MF） |
4 | 榫槽面（TG） | 榫槽面（TG） | 榫槽面 | 榫槽面（TG） |
5 | 榫槽面（TG） | 环连接面（RJ） | 环连接面 | 环连接面（RJ） |
| | | | |
表1－2 结构型式代号对照表
序号 | SH 3406－96 | HG20592～20635－97 | JB/T74～90－94 | GB9112－2000 |
1 | 对焊（WN） | 对焊（WN） | 对焊（－） | 对焊（－） |
2 | 承插焊（SW电炉配料） | 承插焊（SW） | | 承插焊（－） |
3 | 平焊（SO） | 平焊（SO） | 平焊（－） | 平焊（－） |
4 | 螺纹（PT） | 螺纹（Th） | | 螺纹（－） |
5 | 松套（LJ） | 松套（PJ/LF） | 松套（－） | 松套（－） |
6 | 法兰盖（－） | 法兰盖（BL） | 法兰盖（－） | 法兰盖（－） |
7 | | 整体法兰（IF） | 整体法兰（－） | 整体法兰（－） |
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b．结构型式的选用：
平焊法兰：多用于介质条件比较缓和的情况下，如低压非净化压缩空气、低压循环水，它的优点是价格比较便宜；
对焊法兰：最常用的一种，它与管子为对焊连接，焊接接头质量比较好，而且法兰的颈部利用锥度过渡，可以承受较苛刻的条件；
承插焊法兰：常用于PN≤10.0MPa，DN≤40的管道中；
松套法兰：常用于介质温度和压力都不高而介质腐蚀性较强的情况。当介质腐蚀性较强时，法兰接触介质的部分(翻边短节)为耐腐蚀的高等级材料如不锈钢
等材料，而外部则利用低等级材料如碳钢材料的法兰环夹紧它以实现密封； 整体法兰：常常是将法兰与设备、管子、管件、阀门等做成一体，这种型式在设备和阀门上常用。
b.密封面型式的选用：
全平面密封面：常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的(PNg1.0)工况下；常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰；
凸台面密封面：是应用最广的一种型式，它常与对焊和承插焊型式配合使用，在"美式法兰"中，常用在PN2.0、PN5.0和部分PN10.0MPa压力等级中；在"欧式法兰"密封套中则常用在PN1.6、PN2.5MPa压力等级；
凹凸面密封面：常与对焊和承插型式配合使用，在"美式法兰中不常采用，在"欧式法兰"中常用在PN4.0、PN6.4MPa等级中。但它不便于垫片的更换；
榫槽面密封面：使用情况同凹凸面法兰；
环槽面密封面：常与对焊连接型式配合(不与承插焊配合)使用，主要用在高温、高压或二者均较高的工况。在"美式法兰'中，常用在PN10.0(部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa压力等级中。在"欧式法兰"中常用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN42.0。
2、螺栓/螺母
选择法兰连接用紧固件材料时，应同时考虑管道操作压力、操作温度、介质种类和垫片类型等因素。
垫片类型和操作压力、操作温度一样，都直接对紧固件材料强度提出了要求。例如，采用缠绕式垫片密封的低压剧毒介质管道的法兰连接，尽管管道的操作压力和温度都不高，但因为使缠绕式垫片形成初始密封时所需要的比压力较大，从而要求紧固件的承受载荷也大，因此，在这种情况下就要求紧固件采用高强度合金钢材料。 合金钢螺柱均应采用高级优质钢.即材料牌号后均应加字母A，如35CrMoA、25CrMoVA 根据结构型式的不同，螺栓可分为六角头螺栓和双头螺栓(又称为螺柱)两类，而双头螺栓又分为通丝和非通丝两种。 六角头螺栓：常与平焊法兰和非金属垫片配合用于操作较缓和的工况下。六角头螺栓常用材料是BL3或者是Q235B； 双头螺栓：常与对焊法兰配合使用在操作条件比较苛刻的工况下，其中，因为通丝型双头螺栓上没有截面形状的变化，故其承载能力强。而非通丝型双头螺栓则相对承载能力较弱。 螺母材料常根据与其配合的螺栓材料确定，这些组合在一般的标准中都有规定。一般情况下，螺母材料应稍低于螺栓材料，并保证螺母硬度比螺栓硬度低HB30左右。3垫片 垫片是借助于螺栓的预紧载荷通过法兰进行压紧，使其发生弹塑性变形，填充法兰密封面与垫片间的微观几何间隙，增加介质的流动阻力，从而达到阻止或减少介质的泄漏的目的。垫片性能的好坏以及选用的合适与否对密封副的密封效果影响很大。
常用的垫片可以分为三大类，即非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。
a.非金属垫片：
石棉橡胶垫片，它是通过向石棉中加入不同的添加剂压制而成。在美国，很多标准中都将石棉制品列为致癌物质而禁用。但在世界范围内，石棉仍以其弹性好、强度高、耐油性好、耐高温、易获得等优点而得到广泛应用。
8导 适用范围：T≤260℃，PN≤2.0MPa（SH 3401）
T≤400℃，PN≤4.0MPa（国标）
用于水、空气、氮气、酸、碱、油品等介质工况下。
聚四氟乙烯(PTFE)包覆垫片：
使用范围：T＝－180～200℃，PN≤4.0MPa
常用于低温或者要求干净的场合下
b.半金属垫片
半金属垫片有缠绕式垫片、金属包覆垫片和柔性石墨缠绕垫三大类。
缠绕式垫片：是半金属垫片中最理想、也是应用最普遍的垫片。
特点：压缩回弹性好、强度高，有利于适应压力和温度的变化，能在高温、低温、冲击、振动及交变载荷下保持良好的密封性能。
缠绕钢带：20、1Cr13、0Cr19Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2等材料
非金属缠绕带：特制石棉、柔性石墨带和聚四氟乙烯带，
适用范围：PN＝2.0～10.0MPa
表1－3缠绕式垫片的型式及代号
形式 | 适用密封面型式 | 垫 片 型 式 代 号 |
SH3407-96 sapcejlc | HG20610-97 | JB/T90-94 | GB4622.1-93 |
| 人脸识别医疗 基本型 | 榫槽面 | A | A | A | A |
带内环 | 凹凸面 | 防静电推车C | B | B | C |
带外环 | 凸台面 | B | C | C | B |
内外环 | 凸台面 PN≥5.0MPa、T≥350℃时。 | D | D | D | D |
| | | 10种打隐私的方法 | | |
表1－4 常用缠绕式垫片的使用条件
垫 片 材 料 | 法兰公称压力（MPa） | 温 度 范 围 ℃ |
奥氏体不锈钢/特制石棉 | ≤25.0 | －50~500 |
奥氏体不锈钢/柔性石墨 | ≤25.0 | －196~600 |
奥氏体不锈钢/聚四氟乙烯 | ≤10.0 | －196~200 |
| | |
铁包式垫片：密封性能不如缠绕式垫片，故压力管道中用的不多，它常用在换热器封头等大直径的法兰连接密封副上。
柔性石墨复合垫 由冲齿或冲孔金属芯板与膨胀石墨粒子复合而成。适用于突面、凹凸面和榫槽面法兰。
c.金属垫片
金属垫片常用在高压力等级法兰上，以承受比较高的密封比压。常用的金属垫片有平
垫、八角形垫和椭圆型垫三种。
金属平垫片：常与凸台面、凹凸面、榫槽面法兰使用。
八角形金属垫片和椭园形金属垫片：常与环槽面法兰使用。与椭圆形金属垫片相比八角形金属垫片容易加工，故其应用比较多。
金属垫片的材料应配合法兰材料选用，且要求垫片硬度比法兰密封面硬度低(不少于HB30)。
4盲板、8字盲板、限流孔板和混合孔板
它们常被夹在两片法兰之间以实现不同用途。
它们都应有两个和匹配法兰同样的密封面。
例：某工程把下列条件的管道编在一个管道等级中，管道材料为20：
蒸汽 设计压力为1.6 MPa，设计温度为330 °C
蒸汽 设计压力为2.6 MPa，设计温度为260 °C
如果不考虑法兰选用的温度-压力问题，请写出该管道等级的最小压力级别，并写出两种以上的法兰、垫片的组合形式。
答：1）压力级为：4.0MPa；
2） a、HG法兰 PN4.0 WN-MFM；垫片：PN4.0带内环缠绕垫。
PN4.0 WN-MFM；垫片：PN4.0柔性石墨复合垫
b、GB法兰 PN4.0 WN-MF；垫片：PN4.0 带内环缠绕垫。
PN4.0 SO-RF；垫片：PN4.0 带外环缠绕垫
c、JB法兰PN4.0 WN-MFM；垫片：PN4.0带内环缠绕垫。
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