不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹鋼法蘭、密封墊片及緊固螺栓三個(gè)元件組成的一個(gè)密封組件，起著連接管子、泵、閥門(mén)、壓力容器及各種承壓設(shè)備的重要作用，它是機(jī)械、石油、化工、石化、水利、電力、輕工、紡織、船舶、制藥及核工業(yè)等部門(mén)管道系統(tǒng)和裝置中應(yīng)用最廣泛的一種管道連接件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在石油化工領(lǐng)域，僅一個(gè)大型煉油廠所使用的法蘭密封接頭總數(shù)就達(dá)到20萬(wàn)個(gè)以上。
法蘭密封接頭的密封失效主要表現(xiàn)為泄漏。在各行業(yè)的管道系統(tǒng)和裝置中，因法蘭密封接頭密封失效，輕則造成能源、原材料的浪費(fèi)，重則導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢、停工停產(chǎn)、人員傷亡和嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，現(xiàn)代石油、化工等工業(yè)對(duì)管道裝置的密封提出了非常嚴(yán)格的要求。
法蘭密封接頭中的主要零件為法蘭及墊片，它們通常以一個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)件出現(xiàn)。目前，法蘭及墊片都已標(biāo)準(zhǔn)化。
一、法蘭
法蘭術(shù)語(yǔ)見(jiàn)表2-1。
| 表2-1 法蘭術(shù)語(yǔ) | ||
| 序號(hào) | 術(shù) 語(yǔ) | 定 義 |
| 1 | 法蘭 | 墊片連接總成的基礎(chǔ)部件，帶有堅(jiān)固的向心伸出凸緣，目的是把兩件或多件過(guò)程裝置連接起來(lái) |
| 2 | 平面法蘭 | 整個(gè)耦合面為平面或全平面的法蘭 |
| 3 | 凸面法蘭 | 法蘭的接合面凸出了一部分，該法蘭是以它的邊緣連接部分發(fā)生接觸，而它的表面不在螺栓圓周處與其他部件接觸。正規(guī)情況下，墊片的遮蓋部分伸出到螺栓的內(nèi)側(cè)。 |
| 4 | 凹凸面法蘭 | 又稱(chēng)插口法蘭（也即所謂的陰陽(yáng)面法蘭），它夾持半封閉的墊片。陰法蘭的深度等于或略大于陽(yáng)法蘭的高度，以避免墊片被壓縮 時(shí)兩片法蘭發(fā)生直接接觸的可能性。 |
| 5 | 榫槽面法蘭 | 法蘭密封面采用榫槽配合，可將墊片封閉起來(lái)。槽面深度等于或略大于榫面高度。通常密封墊片與法蘭凸榫同寬。這種法蘭結(jié)構(gòu) 對(duì)墊片施加的密封壓力很高。 |
| 6 | 環(huán)連接面法蘭 | 該類(lèi)型為環(huán)形接頭法蘭（也稱(chēng)為AP1環(huán)）。兩片法蘭上都加工有溝槽，它所裝的密封墊片一般用硬金屬制造。 |
二、墊片
墊片術(shù)語(yǔ)見(jiàn)表2-2。
| 表 2-2 墊片術(shù)語(yǔ) | ||
| 序號(hào) | 術(shù) 語(yǔ) | 定 義 |
| 1 | 墊片 | 置于配合面間幾何形狀符合要求的薄斷面密封件 |
| a. 非金屬墊片 | 由非金屬材料制成的墊片 | |
| b. 金屬墊片 | 由金屬材料制成的墊片 | |
| 2 | 復(fù)合墊片 | 兩種以上材料按需要復(fù)合而成的墊片 |
| a. 石棉橡膠墊片 | 由石棉橡膠板制成的墊片 | |
| b. 金屬包覆墊片 | 由金屬薄板包覆非金屬材料而成的墊片 | |
| c. 聚四氟乙烯包覆墊片 | 表面有聚四氟乙烯包覆層的墊片 | |
| d. 柔性石墨包覆墊片 | 金屬包覆墊外面再包覆柔性石墨的墊片 | |
| e. 纏繞墊片 | 成型的金屬帶與非金屬同軸線同平面交替螺旋纏繞而成的墊片 | |
| f. 纏繞-金屬包覆組合墊片 | 以有筋條的金屬包覆墊為基體，在外圓周上再纏繞成纏繞墊的組合墊片，用于多層換熱器 | |
| g. 骨架式柔性石墨墊片 | 柔性石墨和骨架按特定工藝復(fù)合而成的墊片 | |
| h. 包覆金屬環(huán)的橡膠墊片 | 內(nèi)周邊包覆金屬環(huán)的石棉橡膠墊片 | |
| i. 金屬增強(qiáng)墊片 | 金屬起增強(qiáng)作用的墊片 | |
| j. 編織墊片 | 密封材料編織而成的墊片 | |
三、密封結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)
1. 法蘭連接密封
法蘭連接密封件置于兩法蘭的配合面間，靠擰緊螺栓壓緊密封件的密封結(jié)構(gòu)。
2. 突面或平面法蘭密封
法蘭配合面為突面或平面的密封結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。
3. 凹凸面法蘭密封
法蘭配合面為凹凸面的密封結(jié)構(gòu)，如圖2-2所示。
4. 榫槽面法蘭密封
法蘭配合面為榫槽面的密封結(jié)構(gòu)，如圖2-3所示。
5. 八角環(huán)密封
螺栓法蘭連接，八角環(huán)靠螺栓的力預(yù)緊，并受介質(zhì)壓力的作用而自緊的密封結(jié)構(gòu)，如圖2-4所示。
6. 橢圓環(huán)密封
螺栓法蘭連接，橢圓環(huán)靠螺栓的力預(yù)緊，并受介質(zhì)壓力的作用而自緊的密封結(jié)構(gòu)，如圖2-5所示。
7. 透鏡環(huán)密封
高壓（適用壓力為32MPa)管道連接處用透鏡墊做密封件的密封結(jié)構(gòu)，如圖2-6所示。
四、墊片（靜密封）設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)
墊片（靜密封）設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)見(jiàn)表2-3。
| 表2-3 墊片 （靜密封）設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ) | ||
| 序號(hào) | 術(shù) 語(yǔ) | 定 義 |
| 1 | 預(yù)緊密封比壓（y) | 安裝時(shí)，預(yù)緊螺栓達(dá)到密封狀態(tài)墊片所承受的壓應(yīng)力 |
| 2 | 操作密封比壓 | 操作時(shí)，介質(zhì)壓力抵消了螺栓載荷作用于墊片上的部分應(yīng)力后，還能保持密封的墊片上的壓應(yīng)力。它是墊片系數(shù)與介質(zhì)壓力的乘積 |
| 3 | 墊片系數(shù)（m) | 操作密封比壓與被密封介質(zhì)壓力之比 |
| 4 | 螺栓操作載荷 | 操作時(shí)，保持密封使螺栓受的載荷。它是介質(zhì)壓力載荷與保持密封所需墊片壓緊力之和。 |
| 5 | 螺栓預(yù)緊載荷 | 安裝時(shí)，螺栓為壓緊墊片使之密封而承受的載荷。此時(shí)墊片上的壓應(yīng)力必須達(dá)到墊片的預(yù)緊密封比壓 |
| 6 | 自緊載荷 | 介質(zhì)壓力產(chǎn)生的自緊力 |
| 7 | 回彈力 | 密封作為抵抗外力作用而產(chǎn)生的恢復(fù)原形的力 |
| 8 | 墊片幾何寬度 | 墊片外直徑與內(nèi)直徑之差的一半 |
| 9 | 墊片接觸寬度 | 與法蘭配合面可能接觸的寬度，它隨配合面的形狀不同而不同 |
| 10 | 墊片基本密封寬度 | 根據(jù)墊片接觸寬度計(jì)算的用于確定墊片有效密封寬度的墊片寬度 |
| 11 | 墊片有效密封寬度 | 考慮到法蘭偏轉(zhuǎn)的影響，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)墊片基本密封寬度按均方根計(jì)算的墊片寬度 |
五、墊片材料性能術(shù)語(yǔ)
墊片材料性能術(shù)語(yǔ)見(jiàn)表2-4。
| 表2-4 墊片材料性能術(shù)語(yǔ) | ||
| 序號(hào) | 術(shù) 語(yǔ) | 定 義 |
| 1 | 壓縮率 | 加載時(shí)，材料的厚度壓縮量與初始厚度之比 |
| 2 | 彈性 | 固體物質(zhì)在應(yīng)力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)力消失后即恢復(fù)原狀的性能 |
| 3 | 回彈率 | 固體物質(zhì)卸載時(shí)的回彈量與加載時(shí)的壓縮量之比 |
| 4 | 應(yīng)力松弛 | 應(yīng)變不變而應(yīng)力衰減的一種過(guò)渡應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài) |
| 5 | 應(yīng)力松弛率 | 應(yīng)力松弛狀態(tài)下應(yīng)力衰減的百分?jǐn)?shù) |
