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大型法兰影响密封的因素

发布时间:2019-09-26
​大型法兰连接确切地说应该是螺栓、大型法兰、垫片连接,其密封是靠三者的协同作用实现...

大型法兰连接确切地说应该是螺栓、大型法兰、垫片连接,其密封是靠三者的协同作用实现的,其中垫片是实现密封的核心部件。

通过螺栓的预紧力,使垫片和大型法兰片密封面之间产生足够的压力,以使垫片表面产生的变形足以填补大型法兰密封面的微观不平度,达到密封的目的。

为达到上述目的所作用到垫片上的   小单位压紧力,称为比压力。当与大型法兰连接的管道达到操作压力时,因内压的轴向力的作用导致两片大型法兰有分开的趋势,而螺栓则有伸长的趋势,作用在垫片上的压紧力将减少。当作用在垫片   截面上的压紧力降至某一临界值时,仍能保持密封,这时垫片上的剩余压紧力即为垫片的   紧固力。当垫片上压紧力小于   紧固力时大型法兰就会发生泄漏,甚至将垫片吹跑,因此垫片的   紧固力   大于管道的操作压力。两片大型法兰密封面之间的距离,在操作状态要比初始状态大,这时垫片与大型法兰密封面的紧密性是靠垫片的回弹力来保证的。

可以这么说,在初始密封阶段,垫片的表面塑性变形填补大型法兰密封面的微观不平度起决定性作用;而操作状态下大型法兰的密封,垫片内部的弹性回复起主导作用。

大型法兰密封的泄露主要是密封面间的泄露。由垫片毛细管作用而发生渗漏的可能性很小。垫片靠外力压紧后,垫片本身产生的弹性变形和塑性变形,填满密封面上微小的凹凸不平的间隙,使介质通过密封面的阻力大于密封面两侧的压差时,即达到密封。但是受到外界条件影响时,密封受到破坏,从而产生泄露。影响密封的因素主要有以下几个方面:

(1)操作条件的影响。操作条件即是压力,温度,介质的物化性质。石油化工厂中,低压大型法兰较多,往往单纯的压力或者介质因素对大型法兰泄露的影响并不是主要的。只有和温度联合作用时,问题才显得严重。当温度反复变化时,密封失效的可能性   大。

(2)设计参数中垫片系数和压紧比的影响。我国目前选用两者参数是通过查表《钢制压力容器》,但是垫片系数和压紧比,即使是同一材料,两者系数也还跟垫片宽度,预紧压力,介质性能,大型法兰密封面宽度和粗糙度等因素有关,所以,两系数究竟取多少,目前尚没有   性的规范可以选用。

(3)螺栓预紧力的影响。提高螺栓预紧力,可以增大垫片的密封性能,但过大的螺栓与精灵,会是垫片失去弹性,甚至把垫片压坏或者基础,不能保证其在工作状态下有足够的弹性。

(4)垫片性能的影响。垫片变形包括弹性变形和塑性变形。垫片材料是影响垫片性能的主要因素,因此垫片的好坏会影响到大型法兰的密封。

(5)大型法兰刚度的影响。大型法兰刚度不足会产生过大的翘曲变形,往往是导致密封失效的原因之一。

(6)密封面的影响。大型法兰密封面的形状和粗糙度应与垫片相配合。密封面的平直度和密封面与大型法兰轴线的垂直度是保证垫片均匀压紧的前提,因此在设计、安装时   考虑管线热膨胀造成的推理或偏心力的影响。否则就会容易造成大型法兰密封不严,引起泄露。

大型法兰及螺栓的影响大型法兰在实际工况中受力状况很复杂,螺栓、垫片、内压都直接对大型法兰产生作用力,这些力可能会导致大型法兰的不规则变形。这些作用力从强度方面讲是没有问题的,但变形可能会导致大型法兰泄漏。因此,在大型法兰设计时不仅要满足强度要求,还要满足大型法兰不泄漏所要求的   小变形,即按刚度理论进行设计。

众所周知,拧紧螺栓能提高密封效果,减少泄漏率,但因受大型法兰和螺栓自身的强度和刚度限制,这种方法到达   程度后无效。螺栓安装程序不当也会产生泄漏,正确的螺栓上紧顺序(十字交叉等距对称)对保证大型法兰连接点的密封和缩短上紧操作时间是极为重要的。


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