改善法兰接头密封性的对策.pdf

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1、密封技术石P油化工设备技术，2014，35(4)·52·etro—ChemicalEquipmentTechnology改善法兰接头密封性的对策张铁钢(中国石化工程建设有限公司，北京100101)摘要：文章主要提出了法兰接头密封所面临的难题，并对如何解决该难题从法兰密封计算方法(法兰刚度校核、PVRC法兰密封性计算、法兰"3-量设计压力计算等)、最大和最小螺栓预紧力、螺栓及垫片选材和选型、碟簧应用、法兰密封面特性及垫片的选配和法兰装配(上紧工具、上紧程序及注意事项)等多方面给出了建议。关键词：法兰接头密封刚度紧密度一直以来，螺栓紧固件连接的法兰密封系统垫片比压力

2、是指在螺栓预紧力的作用下，在石化工业中广泛应用，法兰泄漏失效不仅威胁使垫片表面嵌入法兰密封面的凹凸不平处，消除石化装置的长期安全稳定运行，而且直接影响操泄露通道，为此垫片单位有效密封面积上所需要作人员的人身安全，并带来严重的环境污染。随的最小压紧力。垫片比压力与预紧强制密封着石化装置的大型化和化工工艺的多样化的发条件相关。垫片系数m是指法兰在操作状态下，展，在当前安全标准和环保标准不断提高的形势由于内压作用使垫片与密封面问夹紧力减小，出下，石化装置中越来越多的法兰密封问题日益受现微缝隙，为保证密封，必须使垫片与密封面问保到设计单位、石化企业和制造单位的广泛重视。

3、持足够大的流体阻力。垫片系数m为垫片单位目前绝大多数法兰连接采用法兰中间夹持垫面积比压的剩余值(即垫片单位面积上的残余压片，并用螺栓将法兰紧固在一起，进而压紧垫片保紧力)与内压的比值n。垫片系数m与操作强制持密封的浮动型强制密封法兰接头结构。法兰提密封条件相关。目前GB150和ASME规范给定供了连接和分解容器或管道两个组成部分的平的m和值仅仅是推荐值和经验值，未经实验证台，提供了密封垫片的安装位置，而螺栓作为一弹实，因而并不是强制性的。性体将法兰紧固在一起从而产生并保持在垫片上GB150．3和ASME~q标准规定的Waters的压紧力。施加在螺栓上的载荷必须满

4、足垫片发法兰设计方法步骤：挥密封作用所需的压缩应力。该系统中法兰、螺1)根据法兰和垫片类型查GB150．3表7—2栓、垫片和设备的使用工况均应考虑周全，否则会或AsMEⅧ一1强制性附录2表2—5．1得到推荐影响到整个法兰密封系统的使用状态。的垫片系数：比压力和垫片系数m；l改进法兰密封设计计算方法2)根据和确定法兰预紧状态和操作状1．1Waters法+法兰刚度校核态下需要的最小垫片压紧力，并根据垫片压紧力Waters法兰设计法自1937被纳入ASME来确定螺栓设计载荷和螺栓面积；规范以来，被中国GB150、英国BS、法国3)对法兰作弹性应力分析，以确认按这些螺C

5、ODAP、Et本JIS等国家的压力容器标准所采栓载荷得到的法兰5项应力能否满足以法兰材料的许用应力为基础的应力校核条件的要求；用，成为国际上应用最广泛、最有代表性的压力容器法兰设计方法。收稿日期：2014—05—22。Waters法兰设计方法的核心是两个垫片系作者简介：张铁钢，男，2000年毕业于石油大学(北京)化工数¨】：垫片比压力(又可称为最小垫片压紧应过程机械专业，工学硕士。从事压力容器设计和科研工作，力)和垫片系数m。法兰计算所有的过程都以这高级工程师。两个参数为基础。Email：zhangtiegang．sei@sinoPec．coro图J理想化紧密性

6、曲线第35卷第4期张铁钢．改善法兰接头密封性的对策荷。法兰当量设计压力的计算见下式：过大，最终导致法兰接头泄漏失效。一般情况下，在确定螺栓预紧力时应综合考p一_-丌D；。丌D虑到法兰操作工况、外载荷、法兰刚度、允许泄漏式中：P一～法兰当量设计压力，MPa；率、垫片性能及螺栓上紧方式等因素，按法兰当量M——管道外力矩，N·mm；计算压力来计算螺栓预紧载荷。单个螺栓最小和D——垫片压紧力作用中心园直，mm；最大预紧力可参考如下方法进行计算：F——管道轴向外载荷(拉力时计人)，N；1)最小预紧力取(F．+F)／n和w／n中的P——容器设计内压力(必要时计入液大值，为螺

7、柱数量；柱静压力)，MPa。2)最大预紧力取0．5(A+A)[]．，／”和在考虑外载荷、介质危险性和容器重要性的0．8Ab[]l1／n中的小值；情况下，低压大直径容器法兰或管法兰的法兰刚3)若0．8A[]／n接近或小于(F．+F)／度，往往成为法兰强度计算的控制因素，为提高大”和w／中的大值，则取0．5(A+A)[]，／直径法兰的刚度，建议优先采用长颈对焊整体法的计算值。兰。对符合NB／T47020～47027和HG／T以上符号含义：FF、w—A，、A、[]及20592～21635《钢制管法兰、垫片、紧固件》标n同GB150．32011第7章法兰。准规定的一般工

8、况条件下的法兰可免除GB