管道法兰、密封垫片以及螺栓选用原则

管道法兰、密封垫片以及螺栓选用原则

管道法兰、密封垫片以及螺栓的正确选用对于确保管道系统的安全运行至关重要。本文将详细介绍法兰的类型、密封面形式、表面粗糙度要求、常用材料，以及密封垫片的选择要求和安装注意事项等，为相关技术人员提供全面的参考指南。

法兰是管道之间的连接结构件，管道的使用介质、压力决定了法兰的形式、密封件要求以及螺栓的选用。

法兰的类型

法兰密封面形式

法兰密封面表面粗糙度要求

Ra（轮廓算术平均偏差）：在取样长度(L)内轮廓偏距绝对值的算术平均值。在实际测量中，测量点的数目越多，Ra越准确。Rz（轮廓最大高度）：轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。

法兰常用材料

法兰材料一般采用锻件、板材、铸件以及管材进行制造加工。

法兰锻件

法兰板材

法兰铸件

法兰管材

法兰密封垫片选择

密封垫片材料的选择应根据介质特性、工作使用工况（温度、压力）的要求进行。应符合以下要求：

1. 具有较好的物理、机械性能；
2. 耐介质腐蚀、不污染介质、不腐蚀法兰密封面；
3. 具有良好的压缩回弹性能；
4. 具有较小的应力松弛率；
5. 泄漏率低。

密封垫片材料的使用介质环境要求：

• 可燃材料(如橡胶)和柔性石墨材料制成的垫片不应用于输送强氧化性介质的管道。
• 用于不锈钢或镍基合金法兰连接时,氯离子含量不应超过50g/g。
• 无石棉纤维制成的垫片不应用于极度或高度危害介质以及高真空工况。
• 聚四氟乙烯包覆垫片不应使用于真空工况。
• 聚四氟乙烯垫片、聚四氟乙烯包覆垫适用于耐腐蚀、防黏结和清洁度要求高的场合。

密封垫片材料的使用环境温度要求：

• 无石棉纤维橡胶板类非金属或半金属垫片的工作温度宜不大于150℃。
• 聚四氟乙烯类非金属或半金属垫片的最高工作温度应不大于260℃,长期使用温度宜不大于200℃。
• 普通柔性石墨类增强非金属或半金属垫片的工作温度宜不大于450℃。
• 层状硅酸盐类高温材料工作温度应不大于850℃。
• 金属包覆垫的最高使用温度应低于金属材料和填充材料的最高使用温度的较低值。

常用密封垫片的选用要求如下表

注：密封垫片的压应力计算，后续会专门编写一篇文章，敬请期待

法兰紧固件选用

紧固件选用时需要根据法兰的压力、温度、材料和所选择的垫片来选择紧固件材料,以保证法兰连接在预期操作条件下的密封性能。

材料的屈服强度值大于或等于640MPa的螺栓为高强度螺栓,高强度螺栓一般可用于任何压力级的法兰连接。

屈服强度小于或等于206MPa的螺栓为低强度螺栓,低强度螺栓一般仅能用于公称压力不大于PN63的法兰连接,用低强度碳钢螺栓连接的法兰一般不用于200℃以上的温度或-29℃以下的温度。

• 六角头螺栓适用于公称压力小于或等于PN16,介质为非有毒、非可燃介质、非剧烈循环工况且配用非金属平垫片的工况。
• 等长双头螺柱适用于公称压力小于或等于PN 40,介质为非有毒、非可燃介质,非剧烈循环工况。
• 全螺纹螺柱适用于所有公称压力等级、介质、工况及垫片型式。
• 1型螺母适用于和六角头螺栓以及等长双头螺柱配合使用。
• 与全螺纹螺柱配合使用的螺母应为管法兰专用2型螺母。
• 紧固件应符合预紧及操作条件下法兰接头的密封要求，具体紧固顺序如下图：

法兰安装要求

清理

使用工具或合适的溶剂清洁法兰密封面残留的各种标记、油漆、油脂、保护涂层、污垢等,防止污染物损害法兰密封面的表面粗糙度。不得使用碳钢刷清理不锈钢法兰密封面。

清除螺栓和螺母的螺纹处以及螺母或垫圈与法兰接触面的任何杂质,确保螺母和螺栓之间自由转动,螺栓安装前有必要涂抹润滑油。

重复使用的螺栓应无变形以及毛刺、毛边、裂纹等损伤,使用合适的除锈剂浸泡,并对螺栓进行清洗。公称尺寸小于M27的螺栓不宜重复使用。

上紧螺栓前,所有的密封面应保持清洁、干燥。发现任何缺陷,应在装配前进行修复。

检查

安装前核对法兰的类型(包括密封面)尺寸、压力等级。

法兰密封面应保持清洁。无缺口、沟槽和毛刺等影响密封的缺陷。

法兰与螺母或垫圈的接触表面应平整,无目视可见不均匀磨损、严重凹陷、刮痕等现象。

螺栓和螺母的螺纹应无变形以及毛刺、毛边、裂纹等损伤。如发现应进行修理或替换。

使用垫圈时,应采用整体硬化垫圈。

按设计文件要求核对密封垫片的尺寸和材质。密封垫片应有标示,不得随意切割或改造密封垫片。

安装密封垫片前,应确认其无任何诸如弯曲、折痕、缠绕圈松弛、表面划痕、毛刺等影响密封的缺陷。损坏的密封垫片应更换。

非金属平垫片和金属缠绕垫不应重复使用。

安装

法兰螺栓孔应与壳体主轴线或铅垂线跨中布置（见下图）。螺栓孔位这样布置的优点是密封垫出现渗漏时，不会腐蚀螺栓。

法兰密封面应正确对中(轴向和径向),法兰密封面的平行度和对中的允差应符合下列要求：

• 法兰接头中心线错口≤1.5 mm；
• 法兰接头密封面的不平行度<0.8 mm;
• 法兰螺栓孔应对准,孔与孔之间的偏移不大于3mm。

上紧螺栓前,法兰密封面的间隙应不大于垫片厚度的2倍,不得借助外加辅助工具将其就位,也不得用强紧螺栓的方法来调整法兰的间距或消除法兰接头的偏转。

管道与动设备连接时(如泵等回转设备的进出口),法兰接头的安装允许偏差按GB/T 20801.4的规定,且不得附加安装载荷。

螺栓应垂直于法兰自由穿过螺栓孔,螺母平整贴合法兰背面。

法兰接头的超标安装偏差应在垫片装人前进行修正。

安放密封垫片于法兰密封面中央，与法兰内径同心。

安装密封垫片过程中应采用适当的方法进行定位。

将法兰闭合,确保垫片不被压坏。