法蘭的密封與泄漏

法蘭的密封與泄漏

【摘 要】在石油化工裝置中，法蘭連接是管道、管件、閥門、儀表、設(shè)備等自身和相互實(shí)現(xiàn)連接的最常見、最重要的連接形式。本文探討了管法蘭的泄漏及在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)注意的問題。

【關(guān)鍵詞】法蘭；墊片；螺栓；泄漏

0.概述

石油化工裝置中，法蘭連接是管道、管件、閥門、儀表、設(shè)備等自身和相互實(shí)現(xiàn)連接的最常見、最重要的連接形式之一。連接法蘭主要依靠其連接螺栓產(chǎn)生的壓緊力，通過法蘭墊片達(dá)到足夠的工作密封比壓來阻止管道內(nèi)介質(zhì)外漏，實(shí)現(xiàn)密封。這種連接雖具有拆卸方便且不用動火等特點(diǎn)，但因其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，處理不當(dāng)就會造成泄漏，不僅會造成資源浪費(fèi)，而且還污染環(huán)境，甚至造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。因此，探討管法蘭的泄漏對于設(shè)計(jì)工作具有較好的現(xiàn)實(shí)意義。

1.法蘭的密封與泄漏

法蘭的密封原理。

法蘭連接，確切地說應(yīng)該是螺栓、法蘭、墊片連接，其密封是靠三者的協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)的。其中墊片是實(shí)現(xiàn)密封的核心部件。

1.1密封機(jī)理

通過螺栓的預(yù)緊力，是墊片和法蘭密封面之間產(chǎn)生足夠的壓力，使墊片表面產(chǎn)生的變形足以填補(bǔ)法蘭密封面的微觀不平度，達(dá)到密封的目的。為達(dá)到上述目的所作用到墊片上的最小單位壓緊力，稱為比壓力Y。當(dāng)管系達(dá)到操作壓力時，在內(nèi)壓的軸向作用力的作用下，兩片法蘭呈現(xiàn)分開的趨勢，螺栓將產(chǎn)生彈性或塑性變形，作用在墊片上的壓緊力將減少。當(dāng)作用在墊片有效截面上的壓緊力減小到某一臨界值時，仍能保持密封。這時墊片上的剩余壓緊力即為墊片的有效緊固力，當(dāng)有效緊固力小到某一臨界值以下時，就會發(fā)生泄漏，甚至能使墊片錯位。因此，墊片的有效緊固力必須大于管系的操作壓力，墊片的有效緊固力與管系的工作壓力的比值稱為墊片系數(shù)m。兩片法蘭密封面之間的距離，在操作狀態(tài)要比初始狀態(tài)大，這時候墊片與法蘭密封面的緊密性是靠墊片的回彈力來保證的�？梢赃@么說，在初始密封階段，墊片的表面塑性變形填補(bǔ)法蘭密封面的微觀不平度起決定作用的；而在操作狀態(tài)下法蘭的密封，墊片內(nèi)部的彈性回復(fù)起主導(dǎo)作用。

1.2密封過程中密封面的微觀變化分析

對密封面加載過程的初期，兩密封面間首先接觸的是表面最突出部分的毛刺、顆粒狀雜質(zhì)等。但因此局部載荷很大，這些凸出部分很快被壓平或嵌入對方。

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