管道中法兰的作用

在管道工程中,法兰主要用于管道的连接。在需要连接的管道的两端各安装一片法兰,低压管道可以使用丝接法兰,4公斤以上压力的使用焊接法兰。两片法兰盘之间加上密封垫片,然后用螺栓紧固。不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓。

法兰的材质:

碳钢:20G、10#、20#、35#、45#、16Mn(Q345B、Q345C、Q345D、Q345E)、27SiMn、40Cr、15CrMo、 35CrMo、42CrMo、12CrMov、10CrMo910。

不锈钢:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2、0Cr25Ni20、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni13Mo3、00Cr25Ni7Mo4N、00Cr22Ni5Mo3N、00Cr18Ni5Mo3Si2 .304、TP304、 304L、TP304L、321、TP321、321H、316、TP316、316L、TP316L、316Ti、310S、317、317L等。

常用压力等级:PN6,PN10,PN16,PN25,PN40,PN64,PN100,PN160,PN250。

常用法兰标准

  • 国标法兰:GB9112-2000(GB9113-2000~GB9123-2000)美标法兰:ANSI B16.5 ,ANSI B16.47  Class150、300、600、900、1500(WN、SO、BL、TH、LJ、SW)
  • 日标法兰:JIS B2220 5K、10K、16K、20K(PL、SO、BL)
  • 德标法兰:DIN2527、2543、2545、2566、2572、2573、2576、2631、2632、2633、2634、2638
  • (PL、SO、WN、BL、TH)
  • 意大利标准法兰:UNI2276、2277、2278、6083、6084、6088、6089、2299、2280、2281、2282、2283
  • (PL、SO、WN、BL、TH)
  • 英国标准法兰:BS4504、4506
  • 化工部标准:HG5010-52~HG5028-58、HGJ44-91~HGJ65-91,HG20592-97(HG20593-97~HG20614-97),HG20615-97(HG20616-97~HG20635-97)
  • 机械部标准:JB81-94~JB86-94、JB/T79-94~JB/T86-94
  • 压力容器标准: JB4700-2000~JB4707-2000 、SH501-1997 石油化工钢制夹套管法兰
  • 船用法兰标准:GB/T11694-94、GB/T3766-1996、GB/T11693-94、GB10746-89、 GB/T4450-1995、GB/T11693-94、GB2506-2005、CBM1012-81、CBM1013等
  • 应用范围: 锅炉压力容器、石油、化工、造船、制药、治金、机械、食品等行业

法兰的密封面形式:
平面(FF) 突面(RF) 凸面(M) 凹面(F)
凹凸面(MF) 榫面(T) 槽面(G) 榫槽面(TG)

法兰的种类

  1. 按国家标准法兰的分类:整体法兰螺纹法兰对焊法兰带颈平焊法兰、带颈承插焊法兰、对焊环带颈松套法兰、板式平焊法兰、对焊环板式松套法兰、平焊环板式松套法兰、翻边环板式松套法兰、法兰盖。
  2. 按化工行业标准法兰的分类:整体法兰(IF)、螺纹法兰(Th)、板式平焊法兰(PL)、带颈对焊法兰(WN)、带颈平焊法兰(SO)、承插焊法兰(SW)、对焊环松套法兰(PJ/SE)、平焊环松套法兰(PJ/RJ)、衬里法兰盖(BL(S))、法兰盖(BL)。
  3. 按石化行业标准法兰的分类:螺纹法兰(PT)、对焊法兰(WN)、平焊法兰(SO)、承插焊法兰(SW)、松套法兰(LJ)、法兰盖。
  4. 按机械行业标准法兰的分类:整体法兰、对焊法兰、板式平焊法兰、对焊环板式松套法兰、平焊环板式松套法兰、翻边环板式松套法兰、法兰盖。

平焊法兰

平焊法兰、板式平焊法兰、平板法兰都是个统称,有时为了方便也叫平板。在化工部法兰、国标法兰、机械部法兰、日标法兰、德标法兰、美标法兰、船用法兰等标准中皆有此项。在国内行业内的一般管道上用量是最多的,压力从0.25MPa到4.0MPa。
平焊法兰顾名思义,就是不带颈的法兰。将管子直接插到法兰盘里面进行焊接。一般呢,小口径法兰的内径比管子略大1-1.5mm留出这样的余量,是为了在安装过程中可以做适当的调整。大口径法兰盘留的还多,因为法兰盘口径大嘛,留小了就不方便了。
平焊法兰的密封面一般分为两种:其一叫FF面的,也就是全平面法兰盘,这么说吧,这个法兰盘就如一个圆盘,中间有孔再在周围打上相应的螺栓孔,这就叫做全平面法兰盘。
还有一种是有密封台阶的,通俗的说,就是在法兰盘上出来一个台儿,叫做水线台。然后再在上面用车床车出两到三条水线,这叫做平面突面法兰盘。这个水线是起密封作用的,把密封垫放到两片法兰盘中间,再用螺栓坚固住从而起到了密封的作用。

平焊法兰图片:

管道中法兰的作用和种类

日标法兰

日标法兰简称为JIS法兰,属于日标法兰标准体系。是日标法兰(又称JIS法兰)的其中一种表现形式,是日标设备或管道上常用的法兰。

日本应用标准体系(JIS)

  • 管子:大外径系列 (JIS G3454、JIS G3458、JIS G 3459)与ANSI大多数相同
  • 无缝钢管公称直径:(DN6~DN650)mm      壁厚表示方法:管子表号”Sch”表示壁厚
  • 焊接钢管公称直径:(DN350~DN2000)mm   壁厚表示方法:直接用壁厚数值表示。
  • 管法兰:(JIS B2201、JIS B2220等)自成体系,既不属于”美式法兰”,也不属于”欧式法兰”
  • 公称直径: (DN10~DN1000)mm
  • 公称压力等级:2K、5K、l0K、16K、20K、30K、40K、63K 共8个等级
  • 法兰密封面:光滑面、大凸台面、小凸台面、凹凸面、榫槽面 5种
  • 法兰型式:平焊式、承插焊式、对焊式、螺纹连接式、松套式及法兰盖6种

JIS应用标准体系与ANSI和DIN等都不能配套使用。为了弥补这个缺陷,日本石油学会编制了一套JPI标准,它基本上等效采用了ANSI/API应用标准体系,故它能与ANSI互换。

日本应用标准体系JIS中常用的标准有:

  • JIS G3458 合金钢管
  • JIS G3459 不锈钢钢管
  • JIS G3468 电弧焊大直径不锈钢钢管
  • JIS B2201 铁素体材料管法兰压力等级
  • JIS B2202 管法兰尺寸
  • JIS B2210 铁素体材料管法兰基础尺寸
  • JIS B2220 钢制管法兰
  • JIS B2302 钢制螺纹连接管件
  • JIS B2311 普通用途的钢制对焊管件
  • JIS B2312 钢制对焊管件
  • JIS B2313 钢板制对焊管件
  • JIS B2404 管阀兰用缠绕式垫片

压力容器法兰

压力容器法兰分为平焊法兰和对焊法兰两种。其中平焊法兰又分甲型法兰、乙型法兰两种形式。

1.平焊法兰

乙型法兰带有一个短筒体,因此刚性较甲型法兰好,可用于压力较高,直径较大的场合;
焊缝形式:甲型为V型坡口,乙型为U型坡口,因此乙型更易焊透,故其强度和刚度更高。

2.对焊法兰

由于有长颈,并采用对焊,故刚性更好,适用于压力更高的场合。

压力容器法兰标准:

  • 压力容器甲型平焊法兰标准:JB/T4701-2000
  • 压力容器乙型平焊法兰标准:JB/T4702-2000
  • 压力容器长颈对焊法兰标准:JB/T4703-2000
  • 外头盖侧法兰标准:JB/T4721-92 

小口径的法兰标准一般就是选用的HG20592-HG20535-2009

船用法兰

船用法兰(船标法兰)属于船标法兰标准体系。是船标法兰(又称CBM法兰)的其中一种表现形式,是船舶设备或管道上常用的法兰。

船用法兰分类:

  • 船用平焊法兰:是将管子插入法兰内圈焊接的法兰,平焊法兰分为带颈平焊法兰和板式搭焊法兰两种。平焊法兰的优点是制造简单、生产成本低,但不耐高温高压,主要用于压力低于2.5 MPa的常温管路,是船舶采用最多的法兰。
  • 船用对焊法兰:又称高颈法兰,就是指带颈的有圆管过渡的并与管子对焊连接的法兰。对焊法兰刚性较大不易变形,密封好,应用广泛,适用于压力温度较高的场合,公称压力高于PN16MPa。主要用于压缩空气管系、二氧化碳管系。
  • 船用松套法兰:又称活套法兰,一般都是管道的材质造价很高,为降低成本而采用与管道同材质的内接件和不同材质的法兰组合,就是利用翻边、钢环等把法兰套在管端上,法兰可以在管端上活动的一种管件。松套法兰一般用于铜镍合金管和伸缩节上。
  • 船用液压法兰:船舶液压管系压力非常高,所以都采用特制的承插式高压方法兰,法兰厚度根据管径不同在30mm—45mm左右,这种法兰一般采用一片凹法兰与一片凸法兰的连接方式,用O型圈作为密封材料。

法兰盖

法兰盖也称为盲板或盲法兰,属于国标法兰标准体系。盲板法兰的中间是实的,四周是螺栓孔,外观就像一个铁盖子,故又叫做法兰盖,不锈钢材质的就叫不锈钢法兰盖。盲板法兰可以是平面也可以是突面、凹凸面、榫槽面、环连接面,但不像对焊法兰似的有个脖子(什么是对焊法兰),总之,盲板法兰目的就是为了堵住管道口,是管内物质不致溢出,一般用在供水支管末端。还有就是临时部分管段要先行试压时用到临时封锁用的,有的直接加阀门,有的是原先的管道现在不用了,就用盲法兰盲死。

法兰盖(Blank Flange)主要生产标准有:

ANSI B16.5, DIN2576, JISB2220, KS B1503, BS4504, UNI6091-6099, ISO7005-1:1992, HG20601-1997, HG20622-1997, SH3406-1996, GB/T9123. 1~9123.4-2000, JB/T86.1~86.2-1994

承插法兰

承插法兰简称为(SW法兰),承插法兰的基本形状与带颈平焊法兰相同,即在法兰的内孔上开有一段承孔,管子插入承孔内焊住,在法兰背面焊一圈焊缝,由于承插法兰与曹子间存在空隙,易产生腐蚀,若里面再焊一道缝就可避免这种腐蚀。内外两面焊接的承插法兰,其疲劳强度比平焊法兰大5%而静强度相同。使用这种承插法兰时,其内径需一与管子内径一致。承插法兰仅适用于公称通径150以下口径的管道上。 

盲板法兰

盲板法兰简称为盲板或盲法兰,属于国标法兰标准体系。盲板法兰的中间是实的,四周是螺栓孔,外观就像一个铁盖子,故又叫做法兰盖,不锈钢材质的就叫不锈钢法兰盖。盲板法兰可以是平面也可以是突面、凹凸面、榫槽面、环连接面,但不像对焊法兰似的有个脖子(什么是对焊法兰),总之,盲板法兰目的就是为了堵住管道口,是管内物质不致溢出,一般用在供水支管末端。还有就是临时部分管段要先行试压时用到临时封锁用的,有的直接加阀门,有的是原先的管道现在不用了,就用盲法兰盲死。

带颈平焊法兰

带颈平焊法兰属于国标法兰标准体系。是国标法兰(又称GB法兰)的其中一种表现形式,是设备或管道上常用的法兰之一。
带颈平焊法兰颈部高度较低,对法兰的刚度、承载能力有所提高。与对焊法兰相比,焊接工作量大,焊条耗量高,经不起高温高压及反复弯曲和温度波动,但现场安装较方便,可省略焊缝拍揉伤的工序。适用范围:PN0.6~4.0MPa,DN≤600mm。
带颈平焊法兰标准有:HG20594、HG20616、GB/T9116

整体法兰

整体法兰属于化工部法兰标准体系,是化工部法兰(又称HG法兰)其中的一种表现形式。整体法兰又叫长径法兰,英文名称为integral flange。在国内各个标准之中,简用IF来表示整体法兰,是带有一个锥形截面颈的法兰。
整体法兰是使管子与管子相互连接的零件,连接于管端。整体法兰上有孔眼,螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。
整体法兰多用于压力较高的管道之中,一般为突面(RF),如果在易燃、易爆、高度和极度危害的使用工况之中,则可以选用除了RF面之外的凸凹面(MFM)及榫槽面(TG)的密封面的形式。

整体法兰图片:

管道中法兰的作用和种类

德标法兰

DIN  FLANGE属于德标法兰标准体系。是德标法兰(又称DIN法兰)的其中一种表现形式,是设备或管道上常用的法兰。

DIN FLANGE德标法兰

TYPE SIZE TYPE SIZE
DIN2527 PN6   DN10~DN500   DIN2631 PN6 DN10~DN2600
DIN2527 PN10 DN10~DN500   DIN2632 PN10 DN10~DN2600
DIN2527 PN16 DN10~DN500   DIN2633 PN16 DN10~DN2000
DIN2527 PN25 DN10~DN500   DIN2634 PN25 DN10~DN1000
DIN2527 PN40 DN10~DN500   DIN2635 PN40 DN10~DN500
DIN2527 PN64 DN10~DN400   DIN2636 PN64 DN10~DN2400
DIN2527 PN100 DN10~DN350 DIN2637 PN100 DN10~DN350
DIN2566 PN16 DN6~DN100     DIN2642 PN10 DN10~DN800
DIN2573 PN6 DN10~DN500     DIN2655 PN25 DN10~DN500
DIN2576 PN10 DN10~DN500   DIN2656 PN40 DN10~DN400
DIN2512  DIN2513 
DIN2514  DIN2519 
DIN2526  C  DIN2559 
DIN2558/DIN2561  DIN2565~DIN2569 
DIN2573  DIN2576 
DIN2527~DIN2529  DIN2638 
DIN2501 PN10 DN10~DN500 DIN2673 PN10 DN10~DN1200

德标法兰图片:

管道中法兰的作用和种类

管道中法兰的作用和种类

化工部法兰

化工部法兰属于化工法兰标准体系。是化工部法兰(又称HG法兰)的其中一种表现形式,国内设备或管道上应用最广泛的法兰之一。 

化工部法兰标准应用体系

法兰标准:同时包含欧式法兰和美式法兰

1)欧式法兰:(HG20592~HG20605)

压力等级:PN 0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0等10个等级
公称直径:DN10~DN2000mm
法兰型式:板式平焊、带颈平焊、带颈对焊、整体式、承插焊、螺纹、对焊环松套、平焊环松套、法兰盖、衬里法兰等10种
密封面型式:突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种。
它可以与JB阀门配套使用。

2)美式法兰标准(HG20615-HG20626)

公称压力:PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0和PN42.0 6个压力等级
公称直径: DN15~DN1500
法兰型式: 带颈平焊、带颈对焊、整体法兰、承插焊、螺纹、松套等6种,
密封面型式: 突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种型式。
化工行业压力管道应用标准体系也是一个相对比较完整的标准体系,而且经历了若干年的生产实践检验,具有成熟的使用经验。由于它同时具有”大外径系列”和”小外径系列”、”欧式法兰”和”美式法兰”两个系列,故其使用面比较广,它既可以与国外的ANSI、DIN、ISO等标准配合使用,又可以与国内的GB、SH、JB等标准配合使用。
化工行业应用标准体系中的常用标准

  • HG20592~20605 钢制管法兰(欧洲体系)
  • HG20615~20626 钢制管法兰(美洲体系)
  • HG20606~20612 钢制管法兰用垫片(欧洲体系)
  • HG20627~20633 钢制管法兰用垫片(美洲体系)

高颈法兰

高颈法兰又称之为对焊法兰,它与平焊法兰不同之处在于从法兰与管子焊接处到法兰盘有一段长而倾斜的高颈,此段高颈的壁厚沿高度方向逐渐过渡到管壁厚度,改善了应力的不连续性,因而增加了法兰强度。
高颈法兰主要用于工况比较苛刻的场合,如管道热膨胀或其他载荷而使法兰处受的应力较大或应力变化反复的场合,压力、温度大幅度波动的管道或高温、高压及零下低温的管道。高颈法兰不易变形,密封好,应用广泛,公称压力PN1.0MPa~PN25.0MPa左右。
高颈法兰按照密封面的种类可以分为:平面高颈法兰、突面高颈法兰、凹凸面高颈法兰、榫槽面搞法兰、环连接面高颈法兰。

松套法兰

松套法兰简称PJ法兰,平焊环松套法兰(PJ/RJ)是可以活动的法兰片,一般是配套在给排水配件上(伸缩节上最常见),厂家出厂时伸缩节两端就各有一片法兰,平焊环松套法兰直接与工程中的管道、设备用螺栓连接。

一般来讲,在以下三种情况之一时用平焊环松套法兰:

  1. 节约成本。当管材材质特殊,价格昂贵时,焊接同样材质的法兰成本高。
  2. 不便于焊接或不便于加工或需要的强度大。如塑料管、玻璃钢管之类。
  3. 便于施工。如连接时法兰螺栓孔对应不便于找正或者防止日后更换设备法兰螺栓孔有变等。

使用平焊环松套法兰的缺点:

  1. 承受压力低。
  2. 焊环处强度低(特别是厚度3mm以下时)

螺纹法兰

螺纹法兰是将法兰的内孔加工成管螺纹,并和带螺纹的管子配套实现连接,是一种非焊接法兰。它和平焊法兰或对焊法兰相比,螺纹法兰具有安装、维修方便的特点,可在一些现场不允许焊接的管线上使用。合金钢法兰有足够的强度,但不易焊接,或焊接性能不好,亦可选择螺纹法兰。但在管道温度变化急剧或温度高于20℃低于-45℃的条件下。我们建议不使用螺纹法兰,以免发生泄漏。
螺纹法兰盘的密封面型式有全平面和突面等两种。考虑到螺纹法兰盘的结构特性。因此不宜用于易燃/易爆和高度以及极度危害的场合. 核压力小,如空调水系统等,是可以安全使用的。

对焊法兰

对焊法兰又称之为高颈法兰,它与平焊法兰不同之处在于从法兰与管子焊接处到法兰盘有一段长而倾斜的高颈,此段高颈的壁厚沿高度方向逐渐过渡到管壁厚度,改善了应力的不连续性,因而增加了法兰强度。
对焊法兰主要用于工况比较苛刻的场合,如管道热膨胀或其他载荷而使法兰处受的应力较大或应力变化反复的场合,压力、温度大幅度波动的管道或高温、高压及零下低温的管道。对焊法兰不易变形,密封好,应用广泛,公称压力PN1.0MPa~PN25.0MPa左右。
对焊法兰按照密封面的种类可以分为:平面对焊法兰、突面对焊法兰、凹凸面对焊法兰、榫槽面对焊法兰、环连接面对焊法兰。

八字盲板法兰

八字盲板也称之为8字盲板,顾名思义是其形状像8字,它一端是盲板,另一端是由节流环组合而成,在输送流体时,利用节流环,切断时则利用盲板,有点象切断阀的作用,它可以在阀门泄露时用来切断,其密封性能比较好。对于需要完全隔离的系统,一般都选作为可靠的隔离手段。8字盲板前后应该有2个截止阀,全都处于关闭状态时,调换8字盲板状态。常见的换热器投用和备用,反应器投用和备用,氮气管线和工艺管线连接处等等。另一个特点就是标识明显,易于辩认其安装状态。
八字盲板所起的主要作用是完全隔断,就好比一个性能100%可靠,不会被人误操作的闸阀的作用。

一般用途:

  1. 系统类介质管道如蒸汽吹扫用管道和油品类工艺介质管道之间起到稳妥的隔离作用,这时,8字盲板应安装在靠近系统介质管道的一侧。当然为了8字盲板的在线拆卸,在靠近工艺介质管道侧应有闸阀隔断,这样的8字盲板一般标志为常关。
  2. 进出装置的可燃或有毒介质管道应安装双闸阀,在双闸阀见安装8字盲板,这样的8字盲板一般标志为常开。
  3. 装置内在开车的时候会用到,开车正常后不再通过介质的管道应安装闸阀,8字盲板安装在正常五介质流通的管道侧,8字盲板一般标志为常关。

选用8字盲板应该注意和夹持它的法兰匹配,夹持用的螺栓长度应根据盲板厚度适当加长。

法兰的连接方式

法兰连接方式一般可以分为五种:即平焊、对焊、承插焊、松套、螺纹。

下面就对前四种进行详细的阐述:

  1. 平焊:只用焊接外层,不需焊接内层;一般常用于中、低压管道中,管道的公称压力要低于0.25MPa。平焊法兰的密封面有三种,分别是光滑式、凹凸式以及榫槽式,其中以光滑式应用最为广泛,并且价格实惠,性价比高。
  2. 对焊:法兰的内外层都要焊接,一般多用于中、高压管道中,管道的公称压力在0.25~2.5MPa之间。对焊法兰连接方式的密封面是凹凸式的,安装比较复杂,所以人工费、安装法以及辅材费都比较高。
  3. 承插焊:一般多用于公称压力小于等于10.0MPa,公称直径小于等于40mm的管道中。
  4. 松套:一般多用于压力不高但其中介质比较有腐蚀性的管道中,所以这类法兰耐腐蚀性强,材质多以不锈钢为主。

这种连接主要用于铸铁管、衬胶管、非铁金属管和法兰阀门等的连接,工艺设备与法兰的连接也都采用法兰连接。

法兰的连接流程如下:

第一,法兰与管道的连接要符合以下要求:

  1. 管道与法兰的中心要在同一水平线上。
  2. 管道中心与法兰的密封面成90度垂直形状。
  3. 管道上法兰盘螺栓的位置应该对应一致。

第二,垫法兰垫片,要求如下:

  1. 在同一根管道内,压力相同的法兰选择的垫片应该要一样,这样才便于以后互相交换。
  2. 对于采用橡胶板的管道,垫片最好也选择橡胶的,例如水管线。
  3. 垫片的选择原则是:尽量靠近小宽度选择,这是在确定垫片不会被压坏的前提应该遵循的原则。

第三,连接法兰

  1. 检查法兰、螺栓和垫片的规格是否符合要求。
  2. 密封面要保持光滑整洁,不能有毛刺。
  3. 螺栓的螺纹要完整,不能有缺损,嵌合要自然。
  4. 垫片质地要柔韧,不易老化,表面没有破损,褶皱、划痕等缺陷。
  5. 装配法兰前,要把法兰清洗干净,去除油污、灰尘、锈迹等杂物,密封线剔除干净。

第四,装配法兰

  1. 法兰密封面与管道中心垂直。
  2. 相同规格的螺栓,安装方向也相同。
  3. 安装在支管上的法兰安装位置应该距离立管的外壁面在100毫米以上,距离建筑物的墙面距离应该在200毫米及以上。
  4. 不要把法兰直接埋在地下,容易被腐蚀,如果必须埋在地下,就要做好防腐处理。

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