鋼制儀表閥門整體制法蘭不同標準的差異

謝海龍，楊 軍，謝海勇，金 春

（1.浙江中孚流體機械有限公司，浙江 溫州 325105；2.上虞穎泰精細化工有限公司，浙江 紹興 312300）

0 引言

法蘭作為儀表閥門重要的結(jié)構要素，其標準化對于閥門的重要性是不言而喻的。常用國標鋼制閥門的法蘭主要涉及3套標準的整體制法蘭，即GB/T 9124.1-2019《鋼制管法蘭 第1部分：PN系列》、HG/T 20592-2009《鋼制管法蘭（歐洲體系）》和機械行業(yè)標準：JB/T 74-2015《鋼制管路法蘭 技術條件》、JB/T 75-2015《鋼制管路法蘭 類型與參數(shù)》、JB/T 79-2015《整體鋼制管法蘭》。其中，最新國家標準修訂版于2019年12月1日起實施。本文通過對3套標準的對比解讀，能更好地了解不同標準法蘭的區(qū)別，便于選型與使用。

表1 壓力等級范圍Table 1 Pressure class range

表3 法蘭類型與適用范圍Table 3 Flange type and application scope

為便于對比說明，下文分別稱3套標準為GB、HG和JB。

1 類型與參數(shù)

1.1 公稱壓力等級范圍

壓力等級范圍[1,2,4]的差別，見表1。

1.2 公稱尺寸范圍

公稱尺寸范圍[1,2,4]的差別，見表2。

1.3 法蘭類型與適用范圍

GB、HG和JB（系列2）整體制法蘭在相同公稱壓力下，適用范圍[1,2,4]接近，只在PN25和PN100兩個壓力等級時有細微差別，總體上和JB（系列2）出入較大，見表3。

1.4 密封面型式與適用范圍

3套標準在各自所覆蓋的壓力等級范圍內(nèi)，密封面型式的適用范圍[1-4]區(qū)分基本一致，見表4。需要特別指出的是，GB和JB標準凹凸面法蘭代號為MF，即凹面代號F，凸面M，而HG標準為MFM，即凹面代號FM，凸面M。

表2 公稱尺寸范圍Table 2 Nominal size range

表4 密封面型式與適用范圍Table 4 Sealing surface type and application scope

圖1 整體鋼制法蘭Fig.1 Integral steel flange

表5 密封面尺寸f1Table 5 Sealing surface size f1

2 法蘭型式與尺寸

2015版JB標準中加入了系列1，法蘭尺寸與密封面尺寸和GB、HG標準已趨于一致。同時，在JB標準中還保留原尺寸并改為系列2。它和系列1的最大區(qū)別在法蘭外徑D，標準規(guī)定系列2適用于老設備的維修與更換，推薦優(yōu)先采用系列1，這里不對此做單獨的差異對比。其中，差異較明顯的應是法蘭密封面尺寸f1[1,2,3,5]，詳見圖1和表5。

表6 法蘭厚度CTable 6 Flange thickness C

表7 常用材料分組Table 7 Grouping of common materials

表8 確定法蘭最高允許工作壓力的條款差異Table 8 Differences in terms of determining the maximum allowable working pressure of flanges

從表5中可以看出，GB、JB標準與HG標準差異看起來明顯，但綜合公差因素，又可以認為是一樣的，如全按最大下公差定，f1尺寸可全部視為1。

需要引起注意的還是PN10～PN16、DN65的法蘭螺孔數(shù)，標準規(guī)定是8個孔，但對鑄鐵法蘭和銅合金法蘭，該規(guī)格的法蘭可能是4個螺栓孔。因此，與鑄鐵法蘭和銅合金法蘭配對使用的鋼制法蘭可以采用4個螺栓孔，這需要制造廠和用戶協(xié)商決定。

需要特別指出，差異較大的是PN6～PN25，DN≥700的法蘭厚度C[1,2,4]，見表6。

表6 中，GB標準PN6，標準規(guī)定括號內(nèi)為原標準法蘭厚度尺寸，對于原有設備或供需雙方認可仍可采用括號內(nèi)的法蘭厚度尺寸；PN10～PN25，標準規(guī)定括號內(nèi)為原標準法蘭厚度尺寸，對于原有設備或供需雙方認可仍可采用括號內(nèi)的法蘭厚度尺寸，用戶也可以根據(jù)計算確定法蘭厚度。

表6 中，JB標準PN6，與GB標準推薦尺寸相同；PN10～PN25，用戶可以根據(jù)計算確定法蘭厚度，也可以與GB標準尺寸相同。

3 技術要求

3.1 材料

3套標準對材料的表述基本一致，因制定的時間不同，GB、HG和JB 3套標準分別引用EN 1092-1:2018、EN 1092-1:2007和EN 1092-1:2002。在材料組別[1-3]的引用上有差異，以儀表閥常用材料WCB和CF8為例，GB和JB標準以EN材料分組，HG標準則以ASTM材料分組，見表7。

3.2 壓力－溫度額定值

3套標準對壓力－溫度額定值[1-3]的規(guī)定基本一致，但表述條款上有一定差異，本文以GB標準為基準進行對比。

1）最高允許工作壓力的確定，見表8。

表9 確定連接法蘭壓力－溫度額定值的條款差異Table 9 Differences in terms of determining pressure temperature ratings for connecting flanges

表10 高溫或低溫條件下，壓力－溫度額定值的條款差異Table 10 Clause differences of pressure temperature ratings at high or low temperatures

2）連接法蘭的壓力－溫度額定值，見表9。

3）高溫或低溫條件下，壓力－溫度額定值的表述差異，見表10。

4）基于上述和3.1所述的差別，3套標準的壓力－溫度額定值也有所區(qū)別，以常用的PN16壓力等級、WCB和CF8材料為例，區(qū)別見表11。

GB/T 12224標準規(guī)定[6]：PN系列閥門，標準壓力級的壓力－溫度額定值按標準規(guī)定。標準沒有規(guī)定的，可以按GB/T 9124的規(guī)定。

法蘭連接閥門在高溫或低溫下，或在介質(zhì)溫度快速變化的工況下使用，有可能引起法蘭密封面泄漏。PN系列，公稱壓力不大于PN25和Class150的法蘭連接閥門，工作溫度超過200℃時，其他壓力級的法蘭連接閥門；工作溫度超過400℃時，應盡量避免介質(zhì)溫度的急劇變化和外加載荷。法蘭螺栓連接的相關技術要求按GB/T 9124的規(guī)定。

所以，閥門設計、選用過程中，要結(jié)合閥門標準和法蘭標準的規(guī)定。見表12，同樣以常用的PN16壓力等級、WCB和CF8材料為例，GB/T 12224對此的規(guī)定，還是有一定差異的。

表11 法蘭常用材料壓力－溫度額定值Table 11 Pressure temperature rating of common flange materials

表12 閥門常用材料壓力－溫度額定值Table 12 Pressure temperature rating of common valve materials

3.3 尺寸公差

法蘭的尺寸公差[1-3]已基本趨一致，細微差別見圖1和表13。

另外，HG標準中，單列了法蘭環(huán)連接面的尺寸公差，如環(huán)槽深度E、環(huán)槽頂寬度F、環(huán)槽中心圓直徑P等。GB和JB標準中則沒有，不過從表13中的差別可看出，3個標準未來可能會趨向完全統(tǒng)一。

3.4 連接密封面

1）3套標準都規(guī)定連接密封面[1-3]應進行機械加工，并對表面粗糙度要求進行了規(guī)定。

GB和JB標準規(guī)定了Ra（μm）值和Rz（μm）值，HG標準只規(guī)定了前者。

對于全平面（FF）、凸面（RF）和凹凸面（MF）法蘭，密封面一般加工成鋸齒形的同心圓或螺旋齒槽，加工刀具的圓角半徑應不小于1.5mm，同心圓或螺旋齒槽的深度約為0.05mm，GB和JB標準規(guī)定節(jié)距為0.50mm～0.56mm，HG標準規(guī)定節(jié)距約為0.45 mm～0.55mm，雖表述上有點差異，但基本一致。

2）JB標準規(guī)定：當密封面型式為凸面（RF）、凹面（F）及槽面（G）時，密封面凸臺與法蘭面之間的過渡一般采用直角，也可以根據(jù)制造廠的設計采用45°倒角或圓角。GB和HG標準則沒有這個規(guī)定，同樣是表述上的差異，實際影響不大。

3）法蘭密封面的缺陷

HG標準規(guī)定了法蘭密封面缺陷的范圍，并規(guī)定任意兩相鄰缺陷之間的距離應大于或等于4倍缺陷最大徑向尺寸，不允許有凸出法蘭密封面的缺陷，GB和JB標準則無此規(guī)定。

表13 法蘭尺寸公差Table 13 Flange dimension tolerance

表14 緊固件及墊片標準Table 14 Standard of fasteners and gaskets

3.5 緊固件及墊片

3套標準對緊固件及墊片[1-3]相關規(guī)定的表述有所差異，主要區(qū)別在引用標準的不同，詳見表14，但各標準內(nèi)所引用的標準基本一致，所以體現(xiàn)出的緊固件及墊片的使用條件、壓力溫度、選配表等，也基本相同。

3.6 加工制造

1）GB和JB標準對整體制法蘭的制造方法[1-3]進行了規(guī)定，如鍛造、鑄造、棒材或型材等，HG標準則沒有規(guī)定。

2）3套標準都對螺栓支承面的锪孔加工進行了規(guī)定，但HG標準更具體，即锪出平面的直徑有明確的規(guī)定。

3）JB標準對外觀要求有相關規(guī)定，GB和HG標準則將類似規(guī)定放在檢驗條款中：

① 法蘭表面應光滑，不得有傷痕、裂紋等缺陷。

② 機加工表面不得有毛刺、有害的劃痕和其他降低法蘭強度及連接可靠性的缺陷。

③ 環(huán)連接面法蘭的密封面應逐件檢查，環(huán)槽的密封面不得有裂紋、劃痕或撞傷等缺陷。

④ 法蘭加工完畢后，應采取必要的防護措施以防止密封面銹蝕、劃傷和撞擊。

3.7 試驗

GB和JB標準一致，與HG標準表述不一致，但差別不大。

4 檢驗與驗收

3套標準的檢驗與驗收條款基本一致，所不同的是JB標準，見3.6中的第3條。

5 標志標記

3套標準的標志標記除了標準號的位置不同外，其它規(guī)定基本一致，對整體制法蘭也基本不作要求。

6 應用中的常見問題

單從法蘭的角度，由于設計、生產(chǎn)加工和使用三方各自側(cè)重點的不同，往往傾向于有利于自己的角度或既定的習慣來判斷產(chǎn)品，所以通常被忽略或弱化的主要有3個問題：

1）材料的化學成分、力學性能。

2）壓力－溫度額定值。

3）尺寸與尺寸公差。

其中，尺寸與尺寸公差是最表象最直接的反應，從兩方面來看：

a）未能及時更新標準。2015版JB標準已實行多年，如本文第2章所述，法蘭外徑D原標準尺寸已改為非推薦優(yōu)先采用，但實際上市面上還非常多老標準的產(chǎn)品。

b）各方對外形品質(zhì)要求不同。如本文3.3所述，幾何尺寸是有公差范圍的，雖不影響使用，但如果控制不嚴謹，外觀一致性還是較差。

7 結(jié)語

自JB標準2015版發(fā)布后，3套標準總體上已趨統(tǒng)一，不管對生產(chǎn)廠商還是用戶來說都是有利的。同時，充分了解3套標準的差異，有助于更好地理解、掌握與運用標準，尤其對于閥門從業(yè)人員更有裨益。