1、密封的原理密封的原理 法蘭密封是通過緊固螺法蘭密封是通過緊固螺 栓壓緊墊片來實現的。過程分為二個階段：栓壓緊墊片來實現的。過程分為二個階段：預緊工況階段：預緊工況階段： 預緊力壓緊墊片，產生的壓緊應力（墊片密封比壓力）到一定數值預緊力壓緊墊片，產生的壓緊應力（墊片密封比壓力）到一定數值使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。 密封比壓力主要決定于墊片材質。密封比壓力主要決定于墊片材質。 墊片材質確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預緊力越大，螺栓和墊片材質確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預緊力越大，螺栓和法蘭尺寸也越大，所以墊片不應過寬，

2、更不應該把整個法蘭面都鋪滿法蘭尺寸也越大，所以墊片不應過寬，更不應該把整個法蘭面都鋪滿墊片。墊片。操作工況階段：操作工況階段： 工作狀態內壓軸向力拉伸，降低了壓緊應力。墊片有足夠回彈，工作狀態內壓軸向力拉伸，降低了壓緊應力。墊片有足夠回彈，補償變形，預緊密封比壓值不小于某一值補償變形，預緊密封比壓值不小于某一值( (工作密封比壓工作密封比壓) )，則法蘭保，則法蘭保持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。 密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓和法蘭須有足夠大的強度和剛度，不發

3、生過大的變形。和法蘭須有足夠大的強度和剛度，不發生過大的變形。1第1頁/共38頁2)2)、容器法蘭的分類、容器法蘭的分類2第2頁/共38頁3). 3). 法蘭密封面的形式法蘭密封面的形式 法蘭聯接密封性能與密封面型式有關，密封面型式選擇，主要考法蘭聯接密封性能與密封面型式有關，密封面型式選擇，主要考慮壓力、溫度、介質。慮壓力、溫度、介質。、突面（、突面（RFRF） 光滑平面，可車制密紋水線。結構簡單，加工方便，便于進行防光滑平面，可車制密紋水線。結構簡單，加工方便，便于進行防腐襯里。腐襯里。 接觸面積大，預緊時墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。接觸面積大，預緊時墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。3第3頁/

4、共38頁、凹凸面（、凹凸面（MFMMFM） 凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用于壓力較高。凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用于壓力較高。4第4頁/共38頁、榫槽面、榫槽面(TG)(TG)v槽中墊片不被擠動。槽中墊片不被擠動。v螺栓力較小。獲得良好的密封效果。螺栓力較小。獲得良好的密封效果。v結構較復雜，更換墊片較困難。結構較復雜，更換墊片較困難。v榫面容易損壞，榫面容易損壞，適于易燃、易爆、有毒介質及較高壓力。適于易燃、易爆、有毒介質及較高壓力。壓力不大時，即使直徑較大，也能很好密封。壓力不大時，即使直徑較大，也能很好密封。5第5頁/共38頁、全平面（、

5、全平面（FFFF）與環連接面（）與環連接面（RJRJ） 全平面密封適合于壓力較小的場合（全平面密封適合于壓力較小的場合（PNPN1.6MPa1.6MPa）；）； 環連接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為環連接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為（6.3MPa6.3MPaPNPN25.0MPa25.0MPa）。）。6第6頁/共38頁、其他類型密封面、其他類型密封面高壓容器和高壓管道用高壓容器和高壓管道用球面（透鏡）和橢圓或八角形截面金屬墊片球面（透鏡）和橢圓或八角形截面金屬墊片7第7頁/共38頁4). 4). 容器法蘭容器法蘭(1)(1)整體法蘭整體法蘭 平焊法蘭平

6、焊法蘭制造容易，應用廣泛，但剛性較差。制造容易，應用廣泛，但剛性較差。分分3種型式：種型式： 1.整體法蘭整體法蘭 2.松式法蘭松式法蘭 3.任意式法蘭任意式法蘭8第8頁/共38頁 法蘭附近筒壁的截面上，將產生附加的彎曲應力。所以平焊法蘭適用的壓法蘭附近筒壁的截面上，將產生附加的彎曲應力。所以平焊法蘭適用的壓力范圍較低（力范圍較低（PNPN4.0MPa4.0MPa）。）。平焊法蘭的適用范圍：平焊法蘭的適用范圍：9第9頁/共38頁對焊法蘭對焊法蘭又稱高頸法蘭或長頸法蘭。又稱高頸法蘭或長頸法蘭。特點：特點：頸提高剛性，厚度比筒體厚，降低根頸提高剛性，厚度比筒體厚，降低根部彎曲應力。部彎曲應力。對接

7、焊縫，比平焊法蘭的角焊縫強度好，對對接焊縫，比平焊法蘭的角焊縫強度好，對焊法蘭適用于壓力、溫度較高或設備直徑較焊法蘭適用于壓力、溫度較高或設備直徑較大的場合。大的場合。 10第10頁/共38頁 ( 2)( 2)、松式法蘭、松式法蘭 法蘭與容器或管道不連接，比整體式連法蘭與容器或管道不連接，比整體式連接強度差接強度差11第11頁/共38頁法蘭盤可用不同材料，用于銅制、鋁制、陶瓷、石墨及其非金屬材料的設備或管道上。法蘭盤可用不同材料，用于銅制、鋁制、陶瓷、石墨及其非金屬材料的設備或管道上。受力后無附加彎曲應力，只適用于壓力較低場合受力后無附加彎曲應力，只適用于壓力較低場合12第12頁/共38頁(3

8、)(3)、任意式法蘭、任意式法蘭整體性介于整體法蘭和松式法蘭之間。整體性介于整體法蘭和松式法蘭之間。圓形法蘭最常見，方形法蘭利于管子排列緊湊，橢圓圓形法蘭最常見，方形法蘭利于管子排列緊湊，橢圓形法蘭常用于閥門和小直徑的高壓管子上。形法蘭常用于閥門和小直徑的高壓管子上。13第13頁/共38頁6 6、影響法蘭密封的因素、影響法蘭密封的因素影響法蘭密封的因素主要有：影響法蘭密封的因素主要有： 螺栓預緊力；螺栓預緊力； 密封面型式；密封面型式；墊片性能；墊片性能；法蘭剛度；法蘭剛度；操作條件。操作條件。14第14頁/共38頁(1) (1) 螺栓預緊力螺栓預緊力螺栓預緊力是影響密封一個重要因素：螺栓預緊

9、力是影響密封一個重要因素： 預緊力使墊片壓緊并實現初始密封。預緊力使墊片壓緊并實現初始密封。 預緊力過大則墊片被壓壞或擠出。預緊力過大則墊片被壓壞或擠出。 預緊力通過法蘭密封面傳遞給墊片，良好的密預緊力通過法蘭密封面傳遞給墊片，良好的密 封，必須使預緊力均勻地作用于墊片。封，必須使預緊力均勻地作用于墊片。 當需要預緊力一定時，采取增加螺栓個數、減小螺栓直徑對密封有利當需要預緊力一定時，采取增加螺栓個數、減小螺栓直徑對密封有利15第15頁/共38頁(2) (2) 法蘭墊片及性能法蘭墊片及性能 墊片適當變形和回彈能力是形成密封的必要條件。墊片適當變形和回彈能力是形成密封的必要條件。最常用墊片分為：

10、最常用墊片分為： 非金屬、非金屬、金屬、金屬、 非金屬與金屬混合制的墊片非金屬與金屬混合制的墊片16第16頁/共38頁. .非金屬墊片：非金屬墊片：橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。特點：特點：柔軟柔軟耐溫度和壓力性能較金屬墊片差。耐溫度和壓力性能較金屬墊片差。只適用于常、中溫和中、低壓設備和管只適用于常、中溫和中、低壓設備和管道的法蘭密封。道的法蘭密封。17第17頁/共38頁. . 金屬墊片：金屬墊片： 材料一般并不要求強度高，而是要求軟韌。材料一般并不要求強度高，而是要求軟韌。 常用：常用： 軟鋁、紫銅、鐵軟鋁、紫銅、鐵( (軟鋼軟鋼) )、蒙耐爾合金、蒙耐爾合金( (含

11、含Ni67Ni67，Cu30Cu30，Cr4Cr45 5) )鋼等。鋼等。 主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯接密封。主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯接密封。18第18頁/共38頁. .金屬與非金屬混合制墊片：金屬與非金屬混合制墊片： 金屬包墊片及纏繞墊片等。見以下金屬包墊片及纏繞墊片等。見以下b.c.db.c.d圖圖 金屬包墊片用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、金屬包墊片用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、0Cr18Ni90Cr18Ni9等）等）將非金屬包起來；將非金屬包起來； 金屬纏繞墊片是薄低碳鋼帶金屬纏繞墊片是薄低碳鋼帶( (或合金鋼帶或合金鋼帶) )與石棉帶一起與石棉帶一起繞制而成。不帶定位圈和帶定位圈。繞

12、制而成。不帶定位圈和帶定位圈。特點：特點： 金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能，金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能，適應的溫度與壓力范圍較高一些。適應的溫度與壓力范圍較高一些。19第19頁/共38頁(3). (3). 墊片材料的選擇：墊片材料的選擇： 根據溫度、壓力以及介質腐蝕決定，同時考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸根據溫度、壓力以及介質腐蝕決定，同時考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。要求等。20第20頁/共38頁21第21頁/共38頁2.4.22.4.2、法蘭標準及選用、法蘭標準及選用 石油、化工上用的法蘭標準有兩類：石油、化工上用的法蘭標準有兩類

13、： 一是壓力容器法蘭標準一是壓力容器法蘭標準二是管法蘭標準二是管法蘭標準22第22頁/共38頁(1) (1) 、壓力容器法蘭標準、壓力容器法蘭標準最新標準是原機械工業部、化工部、勞動部、石化最新標準是原機械工業部、化工部、勞動部、石化總公司合編總公司合編壓力容器法蘭，標準號為標準號為JB4700JB47004707-92 ( (見表見表2-14) 2-14) 甲型 帶襯環 平焊法蘭 乙型 不帶襯環壓力容器法蘭分類 帶襯環 對焊法蘭 不帶襯環23第23頁/共38頁1 1平焊法蘭：平焊法蘭：24第24頁/共38頁25第25頁/共38頁2 2對焊法蘭對焊法蘭 長頸對焊法蘭有厚度更大的頸，剛性大。所以

14、能長頸對焊法蘭有厚度更大的頸，剛性大。所以能承受更高壓力范圍承受更高壓力范圍( (PN PN 0.6MPa0.6MPa6.4MPa6.4MPa) )和直徑和直徑范圍范圍( (DNDN300mm300mm2000mm2000mm) )，適用溫度范圍為，適用溫度范圍為- -2020450450。26第26頁/共38頁平焊與對焊法蘭都平焊與對焊法蘭都有帶襯環的與不帶有帶襯環的與不帶襯環的兩種。襯環的兩種。 當設備是由不銹鋼當設備是由不銹鋼制作時，采用碳鋼制作時，采用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環，法蘭加不銹鋼襯環，可以節省不銹鋼。可以節省不銹鋼。27第27頁/共38頁3 3、公稱直徑與公稱壓力、公稱直徑與公稱

15、壓力 在選用時，根據公稱直徑與公稱壓力由法蘭標在選用時，根據公稱直徑與公稱壓力由法蘭標準確定法蘭尺寸。準確定法蘭尺寸。 壓力容器直徑與法蘭公稱直徑應如何配合？壓力容器直徑與法蘭公稱直徑應如何配合？ 容器法蘭的公稱直徑與容器的公稱直徑取同一數容器法蘭的公稱直徑與容器的公稱直徑取同一數額值。額值。例如：例如：DN DN 1000mm1000mm的壓力容器，應當配用的壓力容器，應當配用DN DN 1000mm1000mm的壓力容器法蘭。的壓力容器法蘭。 28第28頁/共38頁 法蘭公稱壓力：法蘭公稱壓力： 法蘭公稱壓力與最大操作壓力、操作溫度以法蘭公稱壓力與最大操作壓力、操作溫度以及材料有關。因為：

16、及材料有關。因為：定義：定義： 是以是以16MnR16MnR在在200200時的機械性能為基準來時的機械性能為基準來確定法蘭的尺寸，所以在確定法蘭的尺寸，所以在200200時，它的最大允時，它的最大允許操作壓力，就認為是具有該尺寸法蘭的公稱壓許操作壓力，就認為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。力。29第29頁/共38頁例如：例如： 所謂公稱壓力所謂公稱壓力PN0.6PN0.6MPaMPa的法蘭，是用的法蘭，是用16MnR16MnR制造的，在制造的，在200200時，最大允許操作壓時，最大允許操作壓力力0.6MPa0.6MPa。 如果把這個法蘭用在高于如果把這個法蘭用在高于200200條件下，它條件下

17、，它最大操作壓力最大操作壓力 將低于它的公稱壓力將低于它的公稱壓力0.6MPa0.6MPa。 相反若低于相反若低于200200時，仍按時，仍按200200確定其最確定其最高工作壓力。高工作壓力。 如果材料改為如果材料改為Q235-AQ235-A，機械性能比，機械性能比16MnR16MnR差，公稱壓力差，公稱壓力PNPN0.6MPa0.6MPa的法蘭，的法蘭，200200操作，操作，最大允許操作壓力也低于公稱壓力。最大允許操作壓力也低于公稱壓力。 如果材料由如果材料由16MnR16MnR改為改為15MnVR15MnVR，機械性能，機械性能優優16MnR16MnR，公稱壓力，公稱壓力PNPN0.6

18、MPa0.6MPa的法蘭，在的法蘭，在200200操作時，最大允許操作壓力將高于它的公操作時，最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。稱壓力。 總之，只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，總之，只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，法蘭的尺寸也就確定了。法蘭的尺寸也就確定了。30第30頁/共38頁最大允許工作壓力的確定：最大允許工作壓力的確定：31第31頁/共38頁32第32頁/共38頁 例如：為一臺操作溫度300，設計壓力0.6MPa 的容器選配法蘭。 查表2-15得知， 如果材料用15MnVR，可按公稱壓力0.6MPa查取法蘭尺寸。 如果材料用20R，則須按公稱壓力1.0MPa查取法蘭尺寸。討論：

19、 為什么不直接地用設計壓力作為公稱壓力？ 因為，法蘭的最大允許工作壓力與操作溫度和材料有關。所以，要根據操作溫度和材料的不同，通過查表，找出允許的最大工作壓力所對應的公稱壓力。33第33頁/共38頁(2) (2) 管法蘭標準管法蘭標準 同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，不能互相代用。同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，不能互相代用。 管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。蘭等。 管法蘭標準查選方法、步驟與壓力容器法蘭相同。管法蘭標準查選方法、步驟與壓力容器法蘭相同。 管法蘭標準：管法蘭標準：GB