法兰连接

      法兰连接主要用于管道与管件及附属设备的连接，如阀门、调压器、波形伸缩节、过滤器等连接。法兰连接拆卸安装方便、接合强度好、严密性好。它由法兰(被连接件)，螺栓、螺母(连接件)与垫片(密封元件)组成。通过拧紧连接螺栓，压紧法兰接触面上的垫，使垫片产生足够的弹塑生变形，将其与法兰压紧面间凹凸不平的微细缝隙填满塞紧，以达到密封之目的。
一、法兰的类型
  法兰一般是用钢板加工的，也有铸钢法兰和铸铁螺纹兰。根据法兰与管子的连接方式不同，法兰可分为平焊法兰、对焊法兰、平焊构套法兰、对焊松套法兰、翻边松套法兰、螺纹法兰等。见图6-4。其中，平焊法兰应用最广。
  常用的密封面型式有以下3种：
  1．平面型密封面，见图6-5a、b。这种密封面结构简单、制造方便，但垫片易向外挤出，密封性能差，只适于压力不高、介质无毒、非易燃易爆场合。
  2．凹凸型密封面，见图6-5c。垫片对中较好，不易外挤，可用于稍高压力。
  3．榫槽型密封面，见图6-5d。垫片较窄，所需拧紧螺栓的力相应较小，但结构复杂，更换垫片较难，适用于易燃、易爆、有毒介质以及压力较高的场合。
 

 

图6-4 法兰的几种型式
a)平焊法兰 b)平焊法兰 c)对焊法兰 d)铸钢法兰 e)铸铁螺纹法兰 f)翻边松套法兰
图6-5 法兰压紧面型式
a)平面型 b)平面型 c)凹凸型 d)榫槽型

  钢制法兰可采用成品，也可以按照国家标准加工。
  铁铸法兰系铸铁，与铸铁管与管件铸造为一体。常见的法兰管件有法兰承管、法兰插管、法兰阀门、法兰弯管(单盘和双盘)、法兰三通(单盘、双盘和三盘)、法兰大小头(单盘、双盘)等。
二、钢制法兰加工
  法兰用Q235A．20钢或按设计要求的钢制造。选用的钢板厚度与下料时法兰的外缘和内孔应留有切削加工余量。一般常用氧—乙炔割炬切割成环形毛坯后，在车床上切削，然后用钻床钻螺栓孔。管道与阀门或设备等连接时，应按阀门或设备上的法兰配制。法兰表面应平整光洁，不得有裂纹、径向沟槽、斑点、毛刺、砂眼等能降低法兰强度和封密的缺陷。
  连接法兰的螺栓一般用Q235A或Q255A号钢加工。公称压力超过2.5MPa的应用35号钢加工。螺母的硬度应低于螺栓的硬度，一般用Q235A号钢加工。公称压力超过2．5MPa时用25号钢加工。现用的螺栓以公制普通螺栓为主。公制普通螺栓的螺纹分为粗扣和细扣两种，螺距2.5mm的称为粗扣，螺距小于2．5mm的称为细扣。管道法兰连接主要使用粗扣。螺栓的直径应按标准法兰孔确定，一般比螺栓孔小1～2mm。螺栓长度要适宜，紧固后外露长度不大于2倍螺距。

三、法兰连接
  1.螺纹连接 螺纹连接是指法兰与管子螺纹连接，用于钢管与铸铁法兰连接，或镀锌钢管与钢法兰的连接。在加工螺纹时，管子的螺纹长度应稍短于法兰的内螺纹长度。螺纹拧紧时应注意两个法兰的螺孔对正。若孔未对正，只能继续拧紧法兰或拆卸后重装。不能将法兰回松对孔，以保证接口严密。
  2.法兰连接 平焊法兰、对焊法兰或铸钢法兰与管子连接均用焊接。连接时法兰密封面应保持平行，其偏差不大于法兰外径的1．5/1000，且不大于2mm。法兰连接应保持同轴，其螺栓孔中心偏差一般不超过孔径的5%，并保证螺栓自由穿入。管口应凹进法兰1．3～1．5倍管壁厚度，不行与法兰接触面平齐，焊接后焊缝不得高出法兰接触面，避免焊渣飞溅在接触面上，以保证法兰的严密性。
  法兰连续垫片。法兰连接为了接口严密、不渗不漏，必须加垫圈。法兰垫圈厚度一般为2～3mm，垫片材质根据管内输送介质的性质或同一介质在不同温度和压力的条件下选用，燃气管道常用石棉橡胶板。见表6-10。
 表6-10 法兰垫圈材料选用表

材料名称	适用介质	最高工作压力/MPa	最高工作温度/℃
低压石棉橡胶板	水、空气、燃气、蒸汽、惰性气体	1.6	200
中压石棉橡胶板	水、空气及其他气体、蒸汽、燃气、氨、酸及碱稀溶液	4.0	350
高压石棉橡胶板	蒸汽、空气、燃气	10	450

  法兰垫圈的内径不得小于法兰的孔径，外径应小于相对应的两个螺栓孔内边缘的距离，使垫圈不遮挡螺栓孔；垫圈边宽应一致，周边应整齐，垫片尺寸应与法兰密封面相符，其允许偏差见表6-11。
 

表6-11 垫圈允许偏差 (mm)

法兰密封面形式	平面型		凸凹型		榫槽型
色称直径	内径	外径	内径	外径	内径	外径
<125	+2.5	-2.0	+2.0	-1.5	+1.0	-1.0
≥125	+3.5	-3.5	+3.0	-3.0	+1.5	-1.5

  石棉橡胶垫圈应质地柔韧，无老化变质或分层现象。表面不应有折损、皱纹等缺陷。不允许用斜垫片或双层垫片，因为垫片层数越多，可能渗漏的缝隙越多。对不涂敷粘接剂的垫片，在制作垫片时应留一个手把，以便于安装。见图6-6。
 

图6-6 法兰垫圈
1—手把 2—垫圈 3—法兰盘 4—内径 5—外径

  法兰连接应使用同一规格螺栓，安装方向一致。紧固螺纹应对称均匀，松紧适度。螺栓紧固后，应与法兰紧贴，不得有楔缝。需加垫圈时，每个螺柱不应超过1个。
  螺栓拧紧后。两个法兰密封面应互相平行，其允许偏差，见表6-12。
 

表6-12 法兰密封面平行度允许偏差值