南昌市鋼一金屬材料有限公司法蘭、墊片及螺栓 

(一) 法蘭

法蘭是工藝管道上起連接作用的一種部件。這種連接形式的應(yīng)用范圍非常廣泛，如管道與工藝設(shè)備連接，管道上法蘭閥門及附件的連接。采用法蘭連接既有安裝拆卸的靈活性，又有可靠的密封性。

法蘭標(biāo)準(zhǔn)化，國內(nèi)目前尚未統(tǒng)一。早的是1958年原化工部頒發(fā)的管法蘭標(biāo)準(zhǔn)，是參考蘇聯(lián)五十年代標(biāo)準(zhǔn)制訂的；1959年原一機(jī)部又頒發(fā)過一套管法蘭標(biāo)準(zhǔn)；20世紀(jì)六十年代隨著我國石油工業(yè)的迅速發(fā)展，原石油部在1964年也頒發(fā)過一套管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。這些法蘭標(biāo)準(zhǔn)有共性、也有各自的特殊性。原一機(jī)部和化工部的法蘭標(biāo)準(zhǔn)，平焊法蘭的內(nèi)徑及對焊法蘭頸部的外徑，大部分是以管子的小外徑為基礎(chǔ)；原石油部法蘭標(biāo)準(zhǔn)則大部分是以管子大外徑為基礎(chǔ)。因此各種標(biāo)準(zhǔn)的法蘭，在一些局部尺寸上不盡相同。

工藝管道所輸送的介質(zhì)，種類繁多，溫度和壓力也不同，因此對法蘭的強(qiáng)度和密封，提出了不同的要求。為了滿足工藝管道安裝工程的需要，出現(xiàn)了很多種結(jié)構(gòu)和壓力不同的法蘭。以下對各種法蘭作簡要介紹：

1．平焊法蘭

平焊鋼法蘭，是中低壓工藝管道常用的一種。這種法蘭與管子的固定形式，是將法蘭套在管端，焊接法蘭里口和外口，使法蘭固定，適用公稱壓力不超過2.5MPa。用于碳素鋼管道連接的平焊法蘭，一般用Q235A和20號鋼板制造；用于不銹耐酸鋼管道上的平焊法蘭，應(yīng)用與管子材質(zhì)相同的不銹耐酸鋼板制造。平焊鋼法蘭密封面，一般都為光滑式，密封面上加工有淺溝槽。通常稱為水線，如圖。

平焊鋼法蘭圖

平焊鋼法蘭的規(guī)格范圍如下：

公稱壓力PN0.25、0.6MPa的為DN10～2000mm；PN1.0～2.5MPa的為DN10～600mm。

2．對焊法蘭

對焊鋼法蘭，也稱高頸法蘭或大尾巴法蘭。它的強(qiáng)度大不易變形、密封性能較好，有多種形式的密封面，適用的壓力范圍很廣。

光滑面對焊法蘭，其公稱壓力為PN2.5MPa以下，規(guī)格范圍為DN10～2000mm，公稱壓力PN2.5MPa，規(guī)格范圍DN10～1000mm，公稱壓力PN4.0MPa，規(guī)格范圍DN10～600mm,如圖。

凹凸密封面對焊法蘭，由于凹凸密封面嚴(yán)密性強(qiáng)，承受的壓力大。每付法蘭的密封面，必須一個(gè)是凹面、另一個(gè)是凸面。常用公稱壓力范圍為PN1.6～4.0MPa，規(guī)格范圍為DN10～600mm，HJ60mm

凹凸密封面對焊鋼法蘭圖

榫槽密封面對焊法蘭，這種法蘭密封性能好，結(jié)構(gòu)形式類似凹凸式密封面法蘭，也是一付法蘭必須兩個(gè)配套使用。公稱壓力范圍為PN1.6～4.0MPa，規(guī)格范圍為DN10～600mm；PN6.4～10MPa，規(guī)格范圍DN10～400mm，如圖。

榫槽面對焊法蘭圖

梯形槽密封面對焊法蘭，這種法蘭在石油工業(yè)管道比較常用，承受壓力大，常用公稱壓力為PN6.4、10.0MPa，規(guī)格范圍為DN10～400mm；PN16MPa，規(guī)格范圍為DN10～300mm。

梯形槽面對焊鋼法蘭圖

上述各種對焊法蘭，只是按其密封面的形式不同而加以區(qū)別。從安裝的角度來看，不論是那種形式的對焊法蘭，其連接方法是相同的，因而所耗用的人工，材料和機(jī)械臺(tái)班，基本上也是一致的。但由于密封面形式不同，法蘭的加工制造成本相差懸殊，因此，在編制概(預(yù))算時(shí)要特別注意法蘭本身的價(jià)格。

3．松套鋼制管法蘭

這種法蘭與管子不直接焊在一起，而是以管口翻邊或焊環(huán)為密封接觸面，松套法蘭起緊固作用，多用于銅、鋁和鉛等有色金屬及不銹耐酸鋼管道上。其大的優(yōu)點(diǎn)是由于法蘭可以自由活動(dòng)，法蘭穿螺栓時(shí)非常方便。焊環(huán)松套鋼制管法蘭適用壓力PN0.6～2.50MPa，其規(guī)格范圍為DN10～600mm；壓力PN4.0MPa，規(guī)格范圍DN10～300mm，平焊環(huán)松套鋼制管法蘭只適用較低壓力，PN0.6～1.6MPa，其規(guī)格范圍DN10～600mm。管口翻邊活套法僅適用于PN06MPa及以下。焊環(huán)松套法蘭如圖

焊環(huán)松套鋼制管法蘭圖

4．螺紋法蘭

螺紋法蘭，是用帶螺紋的法蘭與管端螺紋相連接的法蘭，有高壓和低壓兩種。

低壓螺紋法蘭，包括鋼制和鑄鐵制造兩種，這種法蘭，在建國初期，焊接技術(shù)很差的情況下、曾被廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展、低壓螺紋法蘭已被平焊法蘭所代替，除特殊情況外，基本不采用。

高壓螺紋法蘭，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)管道的連接。密封由管端與透鏡墊圈形成，對螺紋和管端墊圈接觸面的精密度加工要求很高。這種法蘭的特點(diǎn)是法蘭與管內(nèi)介質(zhì)不接觸，安裝也比較方便。適用壓力PN22.0、PN32.0MPa，其規(guī)格范圍為DN6～250mm，如圖12-2-7。

高壓管線法蘭連接結(jié)構(gòu)型式圖

5．法蘭蓋

法蘭蓋是與法蘭配套使用的部件，它和封頭一樣在管端起封閉作用。密封面有光滑式和凸凹式，其規(guī)格和適用壓力范圍與配套法蘭一致。

(二) 法蘭墊片 

　　泄漏是管法蘭失效的主要形式，它與密封結(jié)構(gòu)型式、被連接件的剛度、密封件的性能、操作和安裝等許多因素有關(guān)。墊片是法蘭連接的主要密封件，因而正確選用墊片也是保證法蘭連接不泄漏的關(guān)鍵。法蘭墊片根據(jù)管道所輸送介質(zhì)的腐蝕性、溫度、壓力及法蘭密封面的形式選用種類很多。管法蘭墊片有非金屬墊片，半金屬墊片和金屬墊片。

1．橡膠石棉墊

橡膠石棉墊是法蘭連接用量多的墊片、能適用于很多介質(zhì)，如蒸汽、煤氣、空氣、鹽水、酸和堿等。橡膠石棉墊的厚度，各專業(yè)還不統(tǒng)一，通常用3mm厚。公稱直徑小于100mm的法蘭，其墊片厚度不超過2.5mm。

墊片的使用壓力，用于光滑密封面法蘭連接時(shí)，不超過2.5MPa。煉油工業(yè)常用的橡膠石棉墊有兩種，一種是耐油橡膠石棉墊，適用于溫度在200℃以下，公稱壓力在2.5MPa以下，輸送一般油品、液化烴、丙烷和丙酮等介質(zhì)。高溫耐油橡膠石棉墊，使用溫度可達(dá)350～380℃。另一種是中壓橡膠石棉墊，可使用于200℃，PN2.5MPa以下的蒸汽、凝結(jié)水、水、空氣等介質(zhì)。

2．橡膠墊

橡膠墊，是用橡膠板制作的墊片，它有一定的耐腐蝕性，常用于溫度在60℃以下，壓力不超過1.0MPa，輸送低壓水，酸和堿等介質(zhì)的管道法蘭連接，這種墊片的特點(diǎn)是利用橡膠的彈性，達(dá)到較好的密封效果，因此也常用于鑄鐵法蘭閥門的安裝上。

3．纏繞式墊片

纏繞式墊片簡稱為纏繞墊，是用金屬鋼帶及非金屬填料帶纏繞而成。這種墊片具有制造簡單、價(jià)格低廉、材料能被充分利用、密封性能較好的優(yōu)點(diǎn)，在石油化工工藝管道上被廣泛應(yīng)用。適用的公稱壓力為4.0MPa以下，適用溫度范圍，08號鋼溫度可達(dá)450℃，0Cr13鋼帶制成的纏繞墊，使用溫度可達(dá)540℃。這種墊片多數(shù)用于光滑面法蘭連接，其密封面不用車水線。有的纏繞墊，還帶有定位環(huán)，是為了防止墊片偏離法蘭中心。墊片的厚度一般為4.5mm，直徑大于1000mm時(shí)，墊片厚度為6～7mm。定位環(huán)的厚度為3mm左右。金屬鋼帶材質(zhì)有08號鋼、0Cr13鋼和1Cr18Ni9Ti鋼等；非金屬帶材質(zhì)有特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。

4．齒形墊

齒形墊是用各種金屬制造，材質(zhì)有普通碳素鋼、低合金鋼和不銹耐酸鋼等，其厚度為3～5mm。它是利用同心圓的齒形密紋與法蘭密封面相接觸、構(gòu)成多道密封，因此密封性能較好，常用于凹凸式密封面法蘭的連接。高公稱壓力可達(dá)16.0MPa，適用于工作溫度較高的部位，如0Cr13材質(zhì)的齒形墊，其適用溫度可達(dá)530℃。

5．金屬墊圈

金屬墊圈的種類很多，按形狀劃分有金屬平墊圈，截面積為橢圓形、八角形金屬墊圈和透鏡式墊圈。按制造材質(zhì)分有低碳鋼、不銹耐酸鋼、紫銅、鋁和鉛等。

金屬平墊圈，多用于光滑面平焊法蘭，承受的溫度和壓力較低。

橢圓形及八角形金屬墊圈，多用于梯形槽對焊法蘭，公稱壓力范圍為6.4～22.0MPa。這種墊圈雖然密封性好，但制造復(fù)雜，要求精度高。

透鏡墊，因其截面形狀似透鏡而得名，密封性能好、在石油化工生產(chǎn)中，各種高溫高壓管道的法蘭連接，廣泛使用此種墊圈，常用公稱壓力范圍為16.0～32.0MPa。

金屬墊圈的使用有條原則，即墊圈表面的硬度必須低于法蘭密封面的硬度。

墊片的選用應(yīng)根據(jù)管道所輸送介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性和連接法蘭的密封形式來確定。專業(yè)性較強(qiáng)的墊片，如透鏡墊，適用于高壓法蘭連接。

(三) 法蘭用螺栓 

用于連接法蘭的螺栓，有單頭螺栓和雙頭螺栓兩種，其螺紋一般都是三角形公制粗螺紋。

1．單頭螺栓

單頭螺栓也稱六角頭螺栓，如圖12-2-8所示。單頭螺栓又分為半精制和精制兩種，在中低壓工藝管道上，使用多的是半精制單頭螺栓。

制造單頭螺栓常用的材質(zhì)有Q235A、35號鋼和25Cr2MoVA等。常用于公稱壓力為2.5MPa以下的法蘭連接。適用溫度根據(jù)螺栓材質(zhì)而定，如35號鋼制造的螺栓適用溫度可達(dá)350℃；25Cr2MoVA鋼制造的螺栓、適用溫度可達(dá)570℃。

單頭螺栓圖圖

等長雙頭螺栓圖

2．雙頭螺栓

工藝管道上所用的雙頭螺栓，多數(shù)采用等長雙頭精制螺栓，如圖12-2-9所示。適用于溫度和壓力較高的法蘭連接。材質(zhì)有35號鋼、30CrMoA、35CrMoA、25Cr2MoVA、0Cr19Ni9、0Cr15Ni25Ti2MoAlVB和37SiMn2MoVA等，公稱壓力范圍為1.6～32.0MPa，適用溫度可達(dá)700℃。

3．螺母

螺母，統(tǒng)稱為六角螺母。分半精制和精制兩種。按螺母結(jié)構(gòu)形式還可分為A型和B型兩種，如圖12-2-10所示。

半精制單頭螺栓多采用A型螺母；精制雙頭螺栓多采用B型螺母。螺母與螺栓要配套使用，但螺母制造材質(zhì)的硬度不能超過螺栓材質(zhì)的硬度。