法兰的装配、连接与维修

法兰的装配、连接与维修

0.前言

法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰管件（flanged pipe fittings）指带有法兰（突缘或接盘）的管件。它可由浇铸而成，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰连接（flange，joint）由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使连接严密不漏。法兰连接是一种可拆连接。按所连接的部件可分为容器法兰及管法兰。按结构型式分，有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。平焊法兰的刚性较差，适用于压力p≤4MPa的场合；对焊法兰又称高颈法兰，刚性较大，适用于压力温度较高的场合。法兰密封面的型式有三种：平面型密封面，适用于压力不高、介质无毒的场合；凹凸密封面，适用于压力稍高的场合；榫槽密封面，适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环。大多数垫片是从非金属板裁下来的，或由专业工厂按规定尺寸制作，其材料为石棉橡胶板、石棉板、聚乙烯板等；也有用薄金属板（白铁皮、不锈钢）将石棉等非金属材料包裹起来制成的金属包垫片；还有一种用薄钢带与石棉带一起绕制而成的缠绕式垫片。普通橡胶垫片适用于温度低于120℃的场合；石棉橡胶垫片适用于对水蒸气温度低于450℃，对油类温度低于350℃，压力低于5MPa的场合，对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。在高压设备及管道中，采用铜、铝、10号钢、不锈钢制成的透镜型或其他形状的金属垫片。高压垫片与密封面的接触宽度非常窄（线接触），密封面与垫片的加工光洁度较高。 法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰及卡套法兰。低压小直径有丝接法兰和卡套法兰，高压和低压大直径都是使用焊接法兰，不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。

1.法兰的装配

（1）装配法兰前，必须把法兰表面尤其是密封面清理干净。

（2）装配平焊法兰时，管端应插入法兰内径厚度的2/3，然后将法兰与管子点焊一处，如为水平管道，应先从上方点焊，再用90°角尺从不同方向检查校正法兰位置，使其密封面垂直于管子中心线，无误后再点焊下方第二个点。

（3）用90°角尺从左右方向检查校正法兰位置，合格后再点焊第三、第四个点，这样便完成了法兰的点焊固定工作。

（4）对于成对法兰的装配，应使后安装的法兰的螺栓孔对准已经固定的法兰相应螺栓孔，并且与已经固定的法兰相平行，其偏差不大于法兰外径的1.5‰，且不大于2mm。

（5）当选择设备或阀件的配用法兰时，应注意原设备或阀件的法兰与管子所用的法兰连接尺寸是否相一致。

2.常用软垫片材料

橡胶板及橡胶石棉板是最常用的法兰软垫片材料。

2.1工业橡胶板

平常所说的橡胶板就是指工业用橡胶板，也称为工业用硫化橡胶板或橡胶平板。

2.2橡胶石棉板

橡胶石棉板亦称石棉橡胶板，一般作为设备和管道法兰连接密封面作为垫片使用，介质可为水、蒸汽、空气、各种燃气、氨、碱液及油品等。

3.法兰紧固件

法兰紧固件是指连接法兰所用的螺栓、螺母和垫圈。低压管道通常使用六角头螺栓，对于中、高压管道则应使用双头螺栓（螺柱）。与螺栓配套的螺母分为A型和B型，A型螺母在一面的六角上倒圆角，另一面是平面，而B型螺母的两面都要倒圆角。螺母的硬度应小于螺栓或螺柱的硬度，避免螺母破坏螺栓上的螺纹，并可减轻天长日久后的粘结牢度，便于拆卸、检修。螺栓或螺柱的长度，应在法兰加垫紧固后露出螺母5mm以内，并不大于两倍螺距为宜。法兰连接螺栓一般情况下可不加垫圈。当螺杆上的螺纹稍短时，可加一个垫圈作为长度补偿，为以后的二次紧固留出余地，但严禁用叠加垫圈的办法来补偿螺纹长度的不足。

法兰上螺栓孔的数量、直径及连接螺栓的规格，在有关法兰标准中都有具体规定，法兰螺栓孔一般比螺栓或螺柱直径大2～3mm。

4.法兰的连接

（1）法兰连接应保持同一轴线，其螺栓孔中心偏差一般不超过孔径的5%，并应保证螺栓自由穿入。法兰的连接螺栓应为同一规格，安装方向要一致，拧紧螺栓时应对称均匀地进行。

（2）不得使用厚度不等的斜垫圈来弥补法兰的不平行度。不得使用双层垫圈。当大口径垫圈需要拼接时，不得用平口对接，应采用斜口搭接或迷宫形式。

（3）为便于装、拆法兰，紧固螺栓，法兰平面距支架和墙面的距离不应小于200mm。

（4）拧紧螺栓时应对称交叉地顺序进行，以保证垫片均匀受力。

（5）如遇下列情况，螺栓、螺母应涂以二硫化钼、石墨机油或石墨粉以便于日后拆卸：

1）不锈钢、合金钢螺栓和螺母；2）管道设计温度高于100℃或低于0℃；3） 露天装置；4）有大气腐蚀或腐蚀性介质。

（6）使用铜、铝、软钢等金属垫片，安装前应进行退火处理；

（7）高温或低温管道的法兰连接螺栓，在试运时一般应按下列规定进行热紧或冷紧；

1）热紧或冷紧，应在保持工作温度24h后进行；2）紧固管道螺栓时，管道最大内压力应根据设计压力确定，当设计压力小于6MPa时，热紧最大内压力为0.3MPa；当设计压力大于6MPa时，热紧最大内压力为0.5MPa。冷紧一般应卸压进行。热、冷紧的紧固要适度，要有安全措施。

（8）法兰连接不允许直接埋地。埋地管道的法兰连接处要有检查井，如必须埋设，要采取防腐蚀措施。

5.法兰的维修

管道长期使用后，垫片会发生泄漏。当更换垫片时，法兰又难以张开，可采用图8-6所示的自制简易工具，强力把两片法兰撑开。

5.1法兰连接不严密的原因

（1）相连接的两个法兰密封面不平行；（2）法兰密封面上有缺陷；（3）管道投入运行后，未进行法兰螺栓的二次紧固；（4）垫片失效：①材料选择不当；②垫片过厚，被高压介质刺穿；③垫片有皱纹、裂纹或折断；④垫片经长期使用失效；（5）管道投入运行后，未进行法兰螺栓的二次紧固。

5.2消除方法

（1）热弯法兰一侧的管子：在需要进行弯曲的一侧上，用氧乙炔焰将长度等于3倍直径、宽度不大于半径的带形面加热，然后弯曲管子，使两国法兰密封面平行；（2）深度不超过1mm的凹坑、径向刮伤等，在车床上加工；深度超过1mm的缺陷，在清理缺陷表面后用电焊焊补，再用手锉清理、刮平或磨平；（3）在管道投入运行后，当温度和压力升高到一定值时，适当再拧紧螺栓，在运行后的最初几天经常检查螺栓尽快情况；（4）更换新垫片，垫片材料应按介质种类和压力选用；该垫厚度符合规定的垫片；改装质量合格的垫片；定期更换新垫片；（5）在管道投入运行后，当温度和压力升高到一定值时，适当再拧紧螺栓，在运行的最初几天经常检查螺栓紧固情况。