b. 密封面型式的选用: 全平面密封面:常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的 (PNg1.0)工况下;常用于铸 铁法兰或与铸铁连接的钢法兰; 凸台面密封面:是应用最广的一种型式,它常与对焊和承插焊型式配合使用,在 " 美式法兰 " 中,常用在 PN2.0、 PN5.0和部分 PN10.0MPa 压力等级中;在 " 欧式法兰 " 中则常用在 PN1.6、 PN2.5MPa 压力等级; 凹凸面密封面:常与对焊和承插型式配合使用,在 " 美式法兰中不常采用,在 " 欧式法兰 " 中常 用在 PN4.0、 PN6.4MPa 等级中。但它不便于垫片的更换; 榫槽面密封面:使用情况同凹凸面法兰; 环槽面密封面:常与对焊连接型式配合 (不与承插焊配合 ) 使用,主要用在高温、高压或二者 均较高的工况。在 " 美式法兰 ' 中,常用在 PN10.0(部分 ) 、 PN15.0、 PN25.0、 PN42.0MPa 压力 等级中。在 " 欧式法兰 " 中常用在 PNl0.0、 PN16.0、 PN25.0、 PN32.0、 PN42.0。 2螺栓 /螺母 选择法兰连接用紧固件材料时,应同时考虑 管道操作压力、操作温度、介质种类和垫片类型 等因素。 垫片类型和操作压力、操作温度一样,都直接对紧固件材料强度提出了要求。例如,采用缠 绕式垫片密封的低压剧毒介质管道的法兰连接,尽管管道的操作压力和温度都不高,但因为 使缠绕式垫片形成初始密封时所需要的比压力较大, 从而要求紧固件的承受载荷也大, 因此, 在这种情况下就要求紧固件采用高强度合金钢材料。 合金钢螺柱均应采用高级优质钢 . 即材料牌号后均应加字母 A ,如 35CrMoA 、 25CrMoVA 根据结构型式的不同,螺栓可分为六角头螺栓和双头螺栓 (又称为螺柱 ) 两类,而双头螺栓又 分为通丝和非通丝两种。 六角头螺栓 :常与平焊法兰和非金属垫片配合用于操作较缓和的工况下。六角头螺栓常用材 料是BL3或者是 Q235B ; 双头螺栓 :常与对焊法兰配合使用在操作条件比较苛刻的工况下,其中,因为通丝型双头螺 栓上没有截面形状的变化,故其承载能力强。而非通丝型双头螺栓则相对承载能力较弱。
螺母材料常根据与其配合的螺栓材料确定, 这些组合在一般的标准中都有规定。 一般情况下, 螺母材料应稍低于螺栓材料,并保证螺母硬度比螺栓硬度低 HB30左右。 3垫片 垫片是借助于螺栓的预紧载荷通过法兰进行压紧,使其发生弹塑性变形,填充法兰密封面与 垫片间的微观几何间隙,增加介质的流动阻力,从而达到阻止或减少介质的泄漏的目的。垫 片性能的好坏以及选用的合适与否对密封副的密封效果影响很大。 常用的垫片可以分为三大类,即非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。 a. 非金属垫片: 石棉橡胶垫片 ,它是通过向石棉中加入不同的添加剂压制而成。在美国,很多标准中都将石 棉制品列为致癌物质而禁用。但在世界范围内,石棉仍以其弹性好、强度高、耐油性好、耐 高温、易获得等优点而得到广泛应用。 适用范围 :T≤260℃, PN≤2.0MPa (SH 3401) T≤400℃, PN≤4.0MPa (国标) 用于水、空气、氮气、酸、碱、油品等介质工况下。 聚四氟乙烯 (PTFE)包覆垫片: 适用范围 :T =-180~200℃, PN≤4.0MPa 常用于低温或者要求干净的场合下 b. 半金属垫片 半金属垫片 有缠绕式垫片、金属包覆垫片和 柔性石墨缠绕垫三大类 。 缠绕式垫片 :是半金属垫片中最理想、也是应用最普遍的垫片。 特点:压缩回弹性好、强度高,有利于适应压力和温度的变化,能在高温、低温、冲击、振 动及交变载荷下保持良好的密封性能。 缠绕钢带:20、 1Cr13、 0Cr19Ni9、 0Cr18Ni10Ti 、 0Cr17Ni12Mo2等材料 非金属缠绕带:特制石棉 、 柔性石墨带和聚四氟乙烯带 , 适用范围 :PN =2.0~10.0MPa 表 6-3缠绕式垫片的型式及代号 表 6-4 常用缠绕式垫片的使用条件
铁包式垫片:密封性能不如缠绕式垫片,故压力管道中用的不多,它常用在换热器封头等大 直径的法兰连接密封副上。 柔性石墨复合垫 由冲齿或冲孔金属芯板与膨胀石墨粒子复合而成。 适用于突面、 凹凸面和榫 槽面法兰。 c. 金属垫片 金属垫片常用在高压力等级法兰上,以承受比较高的密封比压。常用的金属垫片有平垫、八 角形垫和椭圆型垫三种。 金属平垫片 :常与凸台面、凹凸面、榫槽面法兰使用。 八角形金属垫片和椭园形金属垫片 :常与环槽面法兰使用。与椭圆形金属垫片相比八角形金 属垫片容易加工,故其应用比较多。 金属垫片的材料应配合法兰材料选用,且要求垫片硬度比法兰密封面硬度低 (不少于 HB30) 。 4盲板、 8字盲板、限流孔板和混合孔板 它们常被夹在两片法兰之间以实现不同用途。 它们都应有两个和匹配法兰同样的密封面。 例:某工程把下列条件的管道编在一个管道等级中,管道材料为 20: 蒸汽 设计压力为 1.6 MPa,设计温度为 330 °C 蒸汽 设计压力为 2.6 MPa,设计温度为 260 °C 如果不考虑法兰选用的温度 -压力问题,请写出该管道等级的最小压力级别,并写出两种 以上的法兰、垫片的组合形式。 答:1)压力级为:4.0MPa ; 2) a 、 HG 法兰 PN4.0 WN-MFM;垫片:PN4.0带内环缠绕垫。 PN4.0 WN-MFM;垫片:PN4.0柔性石墨复合垫 b 、 GB 法兰 PN4.0 WN-MF;垫片:PN4.0 带内环缠绕垫。 PN4.0 SO-RF;垫片:PN4.0 带外环缠绕垫 c 、 JB 法兰 PN4.0 WN-MFM;垫片:PN4.0带内环缠绕垫。 工程上应用的阀门种类很多, 常用的阀门 : 有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、疏水阀、安全阀、调节阀等。 常用的其它管道设备 :如膨胀节、过滤器、视镜、阻火器等 如何正确选用阀门及其它管道设备是一个比较复杂的问题, 内容较多, 这里只作简单的介绍。 1阀门的质量要求 a. 内漏问题 是否有内漏或内漏的大小是衡量一个阀门质量的主要技术指标,对于压力管道来说,处理的 介质大都是可燃、易燃、易爆、有毒的介质,阀门关闭时,希望通过阀板的泄漏 (内漏 ) 越少 越好,甚至有些介质的泄漏要求为零。常用的评判阀门内漏的标准有 API598、 ANSI B16.104和 JB/T9092。 b. 外漏问题 外漏是指通过阀杆填料和阀盖垫片处的介质外泄漏。 它同样是衡量阀门好坏的一个重要指标。 对有些介质,外漏的要求甚至比内漏要求更严格,因为它直接泄入大气,会直接引起事故造 成人身伤害。 对于这种情况, 有时不得不采用波纹管密封阀或隔膜阀来保证阀门的外漏为零。 限制外漏的标准目前大多数采用美国环保局的限定,即不超过 500ppm 。 c. 材料质量 材料质量是衡量阀门强度可靠性和使用寿命的一个重要指标。 众所周知, 大多数 DN≥50的阀 门都是铸造阀体,如果质量不好, 会直接影响到阀门的可靠性和使用寿命。 ASTM 和我国的 材料标准通常情况下的要求都是比较低的,为了保证在苛刻情况下材料能较好地适应操作条 件的要求,这些标准中都设置许多选择性附加检验项目,设计人员如何根据使用条件来选择 这些附加项目是一个技术性很强的问题,如果要求不当,会无意义的增加基建投资。 d. 阀门出厂前试验要求 1) 阀门出厂前要根据 JB/T9092-1999《阀门的检验与验收》 进行壳体压力试验和密封试验。 密封试验分上密封、低压密封和高压密封试验。 2) 根据阀门类别不同选择密封试验。闸阀和截止阀要进行上密封和低压密封试验。 3) 壳体压力试验,一般采用温度不超过 52℃的水或粘度不大于水的非腐蚀性流体,以 38℃ 时 1.5倍的公称压力进行。 4) 低压密封试验,一般采用空气或惰性气体,以 0.5~0.7MPa 压力进行。 5) SH3064《石油化工钢制通用阀门选用、 检验及验收》 对不同等级的压力管道提出了相应的 检验要求,比 JB/T9092要求更严格。 2阀门规格书的内容 通用阀门规格书应包括下列内容: 1)采用的标准代号; 2)阀门的名称、公称压力、公称直径; 3)阀体材料、阀体对外连接方式; 4)阀座密封面材料; 5)阀杆与阀盖结构、阀杆等内件材料,填料种类; 6)阀体中法兰垫片种类、紧固件结构及材料; 7)设计者提出的阀门代号或标签号; 8)其它特殊要求。 国内现行的阀门型号表示方法,对阀杆及内件材料、填料种类、中法兰垫片种类、中法兰紧 固件材料种类等均无规定,不能全面说明阀门的属性。
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