法蘭的裝配、連接與維修

隋鑫　石長(zhǎng)勝

【摘 要】在管道工程中，法蘭主要用于管道的連接。在需要法蘭盤(pán)連接兩個(gè)管道的端頭處，各安裝一片法蘭盤(pán)，低壓管道可以使用絲接法蘭，4公斤以上壓力的使用焊接法蘭。兩片法蘭盤(pán)之間加上密封墊，然后用螺栓緊固。本文主要對(duì)法蘭的裝配、連接及維修進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】法蘭；裝配；連接；維修

0.前言

法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭管件（flanged pipe fittings）指帶有法蘭（突緣或接盤(pán)）的管件。它可由澆鑄而成，也可由螺紋連接或焊接構(gòu)成。法蘭連接（flange，joint）由一對(duì)法蘭、一個(gè)墊片及若干個(gè)螺栓螺母組成。墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿(mǎn)密封面上凹凸不平處，使連接嚴(yán)密不漏。法蘭連接是一種可拆連接。按所連接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。按結(jié)構(gòu)型式分，有整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭。常見(jiàn)的整體法蘭有平焊法蘭及對(duì)焊法蘭。平焊法蘭的剛性較差，適用于壓力p≤4MPa的場(chǎng)合；對(duì)焊法蘭又稱(chēng)高頸法蘭，剛性較大，適用于壓力溫度較高的場(chǎng)合。法蘭密封面的型式有三種：平面型密封面，適用于壓力不高、介質(zhì)無(wú)毒的場(chǎng)合；凹凸密封面，適用于壓力稍高的場(chǎng)合；榫槽密封面，適用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及壓力較高的場(chǎng)合。墊片是一種能產(chǎn)生塑性變形、并具有一定強(qiáng)度的材料制成的圓環(huán)。大多數(shù)墊片是從非金屬板裁下來(lái)的，或由專(zhuān)業(yè)工廠按規(guī)定尺寸制作，其材料為石棉橡膠板、石棉板、聚乙烯板等；也有用薄金屬板（白鐵皮、不銹鋼）將石棉等非金屬材料包裹起來(lái)制成的金屬包墊片；還有一種用薄鋼帶與石棉帶一起繞制而成的纏繞式墊片。普通橡膠墊片適用于溫度低于120℃的場(chǎng)合；石棉橡膠墊片適用于對(duì)水蒸氣溫度低于450℃，對(duì)油類(lèi)溫度低于350℃，壓力低于5MPa的場(chǎng)合，對(duì)于一般的腐蝕性介質(zhì)，最常用的是耐酸石棉板。在高壓設(shè)備及管道中，采用銅、鋁、10號(hào)鋼、不銹鋼制成的透鏡型或其他形狀的金屬墊片。高壓墊片與密封面的接觸寬度非常窄（線接觸），密封面與墊片的加工光潔度較高。 法蘭分螺紋連接（絲接）法蘭和焊接法蘭及卡套法蘭。低壓小直徑有絲接法蘭和卡套法蘭，高壓和低壓大直徑都是使用焊接法蘭，不同壓力的法蘭盤(pán)的厚度和連接螺栓直徑和數(shù)量是不同的。

1.法蘭的裝配

（1）裝配法蘭前，必須把法蘭表面尤其是密封面清理干凈。

（2）裝配平焊法蘭時(shí)，管端應(yīng)插入法蘭內(nèi)徑厚度的2/3，然后將法蘭與管子點(diǎn)焊一處，如為水平管道，應(yīng)先從上方點(diǎn)焊，再用90°角尺從不同方向檢查校正法蘭位置，使其密封面垂直于管子中心線，無(wú)誤后再點(diǎn)焊下方第二個(gè)點(diǎn)。

（3）用90°角尺從左右方向檢查校正法蘭位置，合格后再點(diǎn)焊第三、第四個(gè)點(diǎn)，這樣便完成了法蘭的點(diǎn)焊固定工作。

（4）對(duì)于成對(duì)法蘭的裝配，應(yīng)使后安裝的法蘭的螺栓孔對(duì)準(zhǔn)已經(jīng)固定的法蘭相應(yīng)螺栓孔，并且與已經(jīng)固定的法蘭相平行，其偏差不大于法蘭外徑的1.5‰，且不大于2mm。

（5）當(dāng)選擇設(shè)備或閥件的配用法蘭時(shí)，應(yīng)注意原設(shè)備或閥件的法蘭與管子所用的法蘭連接尺寸是否相一致。

2.常用軟墊片材料

橡膠板及橡膠石棉板是最常用的法蘭軟墊片材料。

2.1工業(yè)橡膠板

平常所說(shuō)的橡膠板就是指工業(yè)用橡膠板，也稱(chēng)為工業(yè)用硫化橡膠板或橡膠平板。

2.2橡膠石棉板

橡膠石棉板亦稱(chēng)石棉橡膠板，一般作為設(shè)備和管道法蘭連接密封面作為墊片使用，介質(zhì)

可為水、蒸汽、空氣、各種燃?xì)?、氨、堿液及油品等。

3.法蘭緊固件

法蘭緊固件是指連接法蘭所用的螺栓、螺母和墊圈。低壓管道通常使用六角頭螺栓，對(duì)于中、高壓管道則應(yīng)使用雙頭螺栓（螺柱）。與螺栓配套的螺母分為A型和B型，A型螺母在一面的六角上倒圓角，另一面是平面，而B(niǎo)型螺母的兩面都要倒圓角。螺母的硬度應(yīng)小于螺栓或螺柱的硬度，避免螺母破壞螺栓上的螺紋，并可減輕天長(zhǎng)日久后的粘結(jié)牢度，便于拆卸、檢修。螺栓或螺柱的長(zhǎng)度，應(yīng)在法蘭加墊緊固后露出螺母5mm以?xún)?nèi)，并不大于兩倍螺距為宜。法蘭連接螺栓一般情況下可不加墊圈。當(dāng)螺桿上的螺紋稍短時(shí)，可加一個(gè)墊圈作為長(zhǎng)度補(bǔ)償，為以后的二次緊固留出余地，但嚴(yán)禁用疊加墊圈的辦法來(lái)補(bǔ)償螺紋長(zhǎng)度的不足。

法蘭上螺栓孔的數(shù)量、直徑及連接螺栓的規(guī)格，在有關(guān)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中都有具體規(guī)定，法蘭螺栓孔一般比螺栓或螺柱直徑大2～3mm。

4.法蘭的連接

（1）法蘭連接應(yīng)保持同一軸線，其螺栓孔中心偏差一般不超過(guò)孔徑的5%，并應(yīng)保證螺栓自由穿入。法蘭的連接螺栓應(yīng)為同一規(guī)格，安裝方向要一致，擰緊螺栓時(shí)應(yīng)對(duì)稱(chēng)均勻地進(jìn)行。

（2）不得使用厚度不等的斜墊圈來(lái)彌補(bǔ)法蘭的不平行度。不得使用雙層墊圈。當(dāng)大口徑墊圈需要拼接時(shí)，不得用平口對(duì)接，應(yīng)采用斜口搭接或迷宮形式。

（3）為便于裝、拆法蘭，緊固螺栓，法蘭平面距支架和墻面的距離不應(yīng)小于200mm。

（4）擰緊螺栓時(shí)應(yīng)對(duì)稱(chēng)交叉地順序進(jìn)行，以保證墊片均勻受力。

（5）如遇下列情況，螺栓、螺母應(yīng)涂以二硫化鉬、石墨機(jī)油或石墨粉以便于日后拆卸：

1）不銹鋼、合金鋼螺栓和螺母；2）管道設(shè)計(jì)溫度高于100℃或低于0℃；3） 露天裝置；4）有大氣腐蝕或腐蝕性介質(zhì)。

（6）使用銅、鋁、軟鋼等金屬墊片，安裝前應(yīng)進(jìn)行退火處理；

（7）高溫或低溫管道的法蘭連接螺栓，在試運(yùn)時(shí)一般應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行熱緊或冷緊；

1）熱緊或冷緊，應(yīng)在保持工作溫度24h后進(jìn)行；2）緊固管道螺栓時(shí)，管道最大內(nèi)壓力應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)壓力確定，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于6MPa時(shí)，熱緊最大內(nèi)壓力為0.3MPa；當(dāng)設(shè)計(jì)壓力大于6MPa時(shí)，熱緊最大內(nèi)壓力為0.5MPa。冷緊一般應(yīng)卸壓進(jìn)行。熱、冷緊的緊固要適度，要有安全措施。

（8）法蘭連接不允許直接埋地。埋地管道的法蘭連接處要有檢查井，如必須埋設(shè)，要采取防腐蝕措施。

5.法蘭的維修

管道長(zhǎng)期使用后，墊片會(huì)發(fā)生泄漏。當(dāng)更換墊片時(shí)，法蘭又難以張開(kāi)，可采用圖8-6所示的自制簡(jiǎn)易工具，強(qiáng)力把兩片法蘭撐開(kāi)。

5.1法蘭連接不嚴(yán)密的原因

（1）相連接的兩個(gè)法蘭密封面不平行；（2）法蘭密封面上有缺陷；（3）管道投入運(yùn)行后，未進(jìn)行法蘭螺栓的二次緊固；（4）墊片失效：①材料選擇不當(dāng)；②墊片過(guò)厚，被高壓介質(zhì)刺穿；③墊片有皺紋、裂紋或折斷；④墊片經(jīng)長(zhǎng)期使用失效；（5）管道投入運(yùn)行后，未進(jìn)行法蘭螺栓的二次緊固。

5.2消除方法

（1）熱彎法蘭一側(cè)的管子：在需要進(jìn)行彎曲的一側(cè)上，用氧乙炔焰將長(zhǎng)度等于3倍直徑、寬度不大于半徑的帶形面加熱，然后彎曲管子，使兩國(guó)法蘭密封面平行；（2）深度不超過(guò)1mm的凹坑、徑向刮傷等，在車(chē)床上加工；深度超過(guò)1mm的缺陷，在清理缺陷表面后用電焊焊補(bǔ)，再用手銼清理、刮平或磨平；（3）在管道投入運(yùn)行后，當(dāng)溫度和壓力升高到一定值時(shí)，適當(dāng)再擰緊螺栓，在運(yùn)行后的最初幾天經(jīng)常檢查螺栓盡快情況；（4）更換新墊片，墊片材料應(yīng)按介質(zhì)種類(lèi)和壓力選用；該墊厚度符合規(guī)定的墊片；改裝質(zhì)量合格的墊片；定期更換新墊片；（5）在管道投入運(yùn)行后，當(dāng)溫度和壓力升高到一定值時(shí)，適當(dāng)再擰緊螺栓，在運(yùn)行的最初幾天經(jīng)常檢查螺栓緊固情況。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吉桂明.渦輪機(jī)組軸系法蘭連接裝配工藝的改進(jìn)[J].熱能動(dòng)力工程，2009（02）.