法兰、垫片及阀门基本知识39317.ppt

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 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 和 系列 或称 A系列 及 B系列 系列 或A系列的钢管为 英制管 俗称 大外径管 系列 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 或A系列 管 外径108mm的钢管称为 小外径 管或 系列 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 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 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 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 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 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 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 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 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 二 非金属平垫片 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 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 T 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 T 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 T 三 金属复合垫片 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 三 金属复合垫片 垫片型式代号 GB T4622 1 2003 三 金属复合垫片 垫片材料代号 GB T4622 1 2003 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D1222 DN150 PN40GB T4622 2垫片型式 基本型 垫片材料 金属带材料为0Cr18Ni9 填充带材料为柔性石墨 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A0220 DN150 PN40GB T4622 2 三 金属复合垫片 缠绕式垫片的选择和使用方法 a 基本型垫片适用于榫槽面法兰b 内环型垫片适用于凹凸面法兰c 定为环型垫片适用于平面和突面法兰d 内环和定为环型垫片适用于平面和突面法兰 三 金属复合垫片 2 金属包履垫片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 三 金属复合垫片 2 金属包履垫片按结构型式分为平面型 F型 及波纹型 C型 两种 压力容器法兰用金属包履垫片结构型式为平面型一种 金属板材标准和代号 JB T4706 2000 三 金属复合垫片 2 金属包履垫片a 标记 标准代号 公称压力 MPa 公称直径 mm 垫片结构型式 标记示例公称通径50mm 公称压力2 0MPa的波纹型金属包履垫片 C 50 2 0GB T15601 三 金属复合垫片 2 金属包履垫片压力容器法兰用金属包履垫片的标记及示例 标准代号 公称压力 MPa 垫片结构型式 公称通径 mm 公称直径1000mm 公称压力2 50MPa 金属板材为0Cr18Ni9的包履垫片 垫片G 1000 2 50 JB T4706 2000 三 金属复合垫片 3 金属冲齿板柔性石墨复合垫片这种垫片又称柔性石墨金属增强复合垫片 它是由冲齿的金属齿板或冲孔金属芯板与柔性石墨粒子复合压成的一种密封垫片 它通常由柔性石墨复合增强板裁制而成 根据需要 柔性石墨金属增强复合垫片可制成带不锈钢或碳钢内包边或内外包边 主要特点是 有良好的耐高 低温 耐腐蚀 耐辐射等性能 强度较高 能在高压工况下使用 所需预紧力比使用金属垫片或金属缠绕垫片小 由于柔性石墨具有可塑性和良好的充填性 使用这种垫片时对相配法兰密封面不需要进行精密加工 对法兰密封面上制有 水线 沟槽也能适应 相对来说比较经济 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 RF E型柔性石墨金属增强复合垫片 三 金属复合垫片 3 金属冲齿板柔性石墨复合垫片标记示例公称通径100mm 公称压力2 5MPa 芯板材料为低碳钢的榫槽面法兰用柔性石墨金属增强复合垫片 HG T20608石墨复合垫TG100 2 5St公称通径200mm 公称压力4 0MPa 芯板材料为0Cr18Ni9的突面法兰用内包边柔性石墨金属增强复合垫片 HG T20608石墨复合垫RF E200 4 0304 三 金属复合垫片 4 金属波齿复合垫片由柔性石墨做成的金属波齿复合垫片是在机械加工成波齿状的金属板两面覆上柔性石墨的一种复合垫片 这种垫片既有金属的强度 又有波纹弹性的特点 最高温度650 最高压力可达26MPa 柔性石墨金属波齿复合垫片按其结构不同分为三种型式 基本型 带定位换型 带隔条型 标记方法 垫片尺寸编号 公称压力 数值按bar标记 公称通径 金属骨架材料代号 垫片垫片型式代号 三 金属复合垫片 4 金属波齿复合垫片 金属骨架 柔性石墨 基本型 金属骨架 柔性石墨 定位环 带定位环型 金属骨架 柔性石墨 带隔条的金属骨架 带隔条型 三 金属复合垫片 4 金属波齿复合垫片垫片型式代号 GB T19066 1 2003 金属骨架材料代号 GB T19066 1 2003 标记示例垫片型式 带定位环型 金属骨架材料0Cr18Ni9 公称通径150mm 公称压力4 0MPa 40bar 垫片尺寸标准GB T19066 2 波齿垫B3 DN150 PN40GB T19066 2 四 金属垫片 1 金属环形垫片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 金属环垫适用的公称压力为2 0 42 0MPa 四 金属垫片 1 金属环形垫片标记示例环号为20 材料为0Cr19Ni9的八角形金属环垫片 其标记为 八角垫R20 0Cr19Ni9GB T9128环形垫片材料及适用温度 GB T9130 1988 四 金属垫片 2 金属齿形垫片金属齿形垫片是一种实体金属垫片 垫片的剖切面呈锯齿形 齿距t 1 5 2mm 齿高h 0 65 0 85mm 齿顶宽度C 0 2 0 3mm 在密封面上车削若干个同心圆 其齿数为7 16 视垫片的规格大小而定 金属齿形垫片的结构型式有基本型 带外环型 带内环型及带内外环型四种 比较常见的结构为基本型 由于金属齿形垫片密封表面接触区的V形筋形成许多具有压差的空间线接触 所以密封可靠 使用周期长 和一般金属垫片相比 这种垫片需要的压紧力较小 其缺点是在每次更换垫片时 都要对两法兰密封面进行加工 因而费时费力 另外 垫片使用后容易在法兰密封面上留下压痕 故一般用于较少拆卸的部位 金属齿形垫片适用的公称压力为1 6 25 0MPa 标记示例公称通径100mm 公称压力6 3MPa 材料为0Cr19Ni9的凹凸面管法兰用金属齿形垫片 齿形垫100 630Cr19Ni9JB T88 1994 五 垫片尺寸的选用 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 五 垫片尺寸的选用 2 标准垫片的选用 五 垫片尺寸的选用 2 标准垫片的选用 五 垫片尺寸的选用 2 标准垫片的