法兰基础:功能,设计和其他注意事项

    什么是管道法兰及其工作方式?

    法兰提供了一种可靠的方式来连接管道系统与几乎所有处理系统的各种设备,阀门和其他组件,法兰是焊接之后第二常用的连接方法。

    通过使用法兰,可以更轻松地拆卸并改善对系统组件的访问,从而在维护管道系统时增加了灵活性。

    典型的法兰连接包括三个部分:

    • 管法兰
    • 垫片
    • 螺栓连接

    在大多数情况下,会使用与您要连接的管道组件相同或经批准的材料制成的特定垫圈和螺栓材料。不锈钢法兰是最常见的一些法兰。但是,法兰有多种材料可供选择,因此必须使法兰与您的需求相匹配。

    其他常见的法兰材料包括Monel,Inconel,Chrome Moly,以及许多其他取决于应用的材料。

    满足您需求的最佳选择将取决于您打算使用法兰的系统以及您的特定要求。

    常见法兰类型和特征

    法兰不是一种一刀切的解决方案。除了调整尺寸外,将理想的法兰设计与您的管道系统和预期用途相匹配将有助于确保可靠的操作,较长的使用寿命和最佳的价格。

    这是最常用的法兰类型。

    螺纹法兰

    也称为螺纹法兰,此类型在法兰孔内具有螺纹,该螺纹与管道或配件上的匹配外螺纹相配合。螺纹连接意味着您可以在许多使用情况下避免焊接。只需将螺纹与您要连接的管道匹配即可。

     
    承插焊法兰

    承插焊法兰是在低温和低压情况下较小直径管道的理想选择,它具有一种连接方式,您可以将管道放入法兰中,然后通过一次多道角焊来固定连接。这比其他焊接法兰类型更易于安装,同时避免了与螺纹端相关的限制。

     
    滑入式法兰

    滑入式法兰非常普遍,并且有各种尺寸可供选择,以适应更高流速和通量的系统。只需将法兰与要连接的管道的外径匹配即可。安装要稍微技术性一点,因为您需要在两侧进行角焊,以将法兰固定到管道上。

     
    搭接法兰

    搭接法兰具有两件式设计,需要将短管末端与管道对接焊接,或者需要使用衬背法兰对接以形成法兰连接。这种设计使这种样式流行于物理空间有限的系统或需要频繁拆卸和维护的系统中。

     
    焊接颈法兰

    与搭接法兰一样,焊接颈部法兰也需要对接焊接。但是,它们的完整性,在具有多个重复弯曲的系统中的性能以及在高压和高温系统中使用它们的能力使其成为工艺管道的首选。

     
    盲板法兰

    盲板法兰用于端接或隔离管道系统,本质上是可螺栓固定的盲板。正确安装并与正确的垫圈组合后,它们可以实现出色的密封,在需要时易于移除。

     
    特殊法兰

    上面列出的法兰类型是最常见的。但是,还有一系列附加的专用法兰类型可用,以适应各种用途和环境。其他选项包括nipoflanges,weldoflanges,扩展法兰,孔口,长焊接颈和异径法兰。

     

    进行连接:法兰面对类型

    法兰设计只是考虑管道系统理想法兰时的开始。端面类型是另一个特征,它将对法兰的最终性能和使用寿命产生重大影响。

    饰面类型既决定安装法兰所需的垫圈,又决定与所创建密封件有关的特性。

    常见的脸型包括:

    • 平面(FF):顾名思义,平面法兰具有平坦而平坦的表面,并带有与大多数法兰表面接触的全密封垫。
    • 凸起面(RF):这些法兰的特征是在孔周围带有一个小的凸起部分,并带有一个内孔垫圈。
    • 环形接合面(RTJ):用于高压和高温过程中,此面类型具有一个凹槽,金属垫片位于该凹槽中以保持密封。
    • 舌和槽(T&G):这些法兰具有匹配的凹槽和凸起部分。这有助于安装,因为该设计有助于法兰自动对准并为垫片粘合剂提供储存器。
    • 公头和母头(M&F):类似于舌形和凹槽式法兰,这些法兰使用一对匹配的凹槽和凸起部分来固定垫圈。但是,与榫槽法兰不同,它们将垫圈保持在凹面上,从而提供了更精确的放置和更多的垫圈材料选择。

    许多面部类型还提供以下两种饰面之一:锯齿或光滑。

    在选项之间进行选择很重要,因为它们将确定用于可靠密封的最佳垫片。

    通常,光滑的端面与金属垫片配合使用效果最佳,而锯齿状的端面有助于与柔软的材料垫片形成更牢固的密封。

    适当的配合:法兰尺寸

    除了法兰的功能设计之外,在设计,维护或更新管道系统时,法兰尺寸是最可能影响法兰选择的因素。

    但是,您必须考虑法兰如何与使用中的管道和垫圈接合,以确保尺寸正确。

    常见注意事项包括:

    • 外径:法兰面两个相对边缘之间的距离
    • 厚度:衡量外部连接边缘厚度的方法
    • 螺栓圆直径:相对的螺栓孔之间的距离(从中心到中心测量)
    • 管道尺寸:法兰所对应的管道尺寸的名称
    • 标称孔径:法兰连接器内径的尺寸

    法兰分类和服务等级

    上述每个特性都会对法兰在整个过程和环境范围内的性能产生影响。

    那么,如何确定哪些法兰可以胜任?

    法兰通常根据其承受温度和压力的能力进行分类。

    使用数字和后缀“#”,“ lb”或“ class”指定。这些后缀可以互换,但会因地区或供应商而异。

    常见的分类包括:

    • 150#
    • 300#
    • 600#
    • 900#
    • 1500#
    • 2500#

    确切的压力和温度公差会因所用材料,法兰设计和法兰尺寸而异。唯一的常数是,在所有情况下,压力额定值都会随温度升高而降低。

    法兰标准和标志

    为了使比较容易,法兰应遵循美国机械工程师协会(ASME)建立的全球标准-ASME B16.5和B16.47。

    如果您要更换或验证现有零件,则所有法兰都必须在其外围(通常在外围)上都包括标记,以帮助进行此过程。

    这些标记也遵循严格的顺序:

    • 制造商徽标或代码
    • ASTM材料代码
    • 材料等级
    • 服务等级(压力温度等级)
    • 尺寸
    • 厚度(时间表)
    • 热号
    • 特殊名称(如果有)—例如,QT用于淬火和回火,W用于焊接修复

    本指南为法兰设计基础以及如何为管道系统选择理想的法兰奠定了坚实的基础。但是,由于有各种不锈钢法兰和其他法兰材料可供使用,因此不可能列出所有配置,细节或注意事项。