法兰连接的结构及密封机理

又叫法兰盘或突缘。使管子与管子相互连接的零件。连接于管端。法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。

法兰

容器零部件间的连接有不可拆（焊接）、可拆两种。由于生产工艺要求，以及为了制造、运输、安装和检修方便，在筒体与筒体、筒体与封头、管道与管道、管道与阀门之间，常用可拆卸的法兰连接形式。

尽管可拆卸结构有法兰联接、螺纹联接和承插式联接等。但法兰连接以其特有的密封可靠、强度高、适应范围广等优点在化工、制药设备和管道上应用最广。

法兰连接的结构及密封机理

工作机理： 通过螺栓预紧，使法兰密封面间的垫片被压紧变实，并填满法兰密封面上凹凸不平的间隙，阻止了介质通过垫片内部毛细孔的渗透性泄漏和垫片与密封面间的界面泄漏。从而实现预密封。

保证法兰连接密封不漏的条件是：预紧时，预紧力作用在垫片上的预紧比压不低于预紧密封比压；工作时，作用在垫片上的剩余比压不低于工作密封比压。

法兰类型

根据法兰与设备或管道连接的整体性程度来分类：

1、整体法兰

平焊法兰：用于温度、压力不太高的场合。(标准中有具体的温度、压力值）

对焊法兰：适用于压力、温度较高及有毒、易燃、易爆的重要场合。造价高。

平焊法兰和对焊法兰的区别：

1、焊缝形式不同： 平焊的焊缝不能射线探伤，而对焊的焊缝可以；平焊是两个角接环焊缝，对焊是一个对接环焊缝。

2、公称压力不同：带颈平焊法兰公称压力为：0.6---4.0MPa的，而带颈对焊法兰公称压力为：1--25MPa等级的，显然，带颈平焊法兰的适应的压力等级较低些。

3、连接方式不同：平焊法兰一般的只能与管道连接，而不能直接与对焊管件连接；对焊法兰一般可以与所有对焊管件（包括弯头、三通、异径管等等）直接连接，当然也包括管道。

2、松式法兰

特点：法兰未能与管道或容器连接在一起，适用于压力较低的场合，对有色金属和不锈钢设备和管道壳体不产生附加弯曲应力；用碳钢制造时，可节省贵重金属消耗。但是松式法兰的刚性差。

法兰与容器或者管道的连接方式：

套在翻边上

套在焊环上

套在带环上

3、螺纹法兰

广泛用于小直径高压管道上，法兰对管壁产生的附加应力较小。

法兰的形状

一般来说，法兰的形状有圆盘形或带颈圆盘形，也有部分方形或椭圆形（腰形）。

方形法兰

圆形法兰

椭圆形法兰

影响法兰密封的因素

影响法兰密封的因素主要有：螺栓预紧力、密封面形式、垫片性能、法兰刚度和操作条件等。

密封面的形式：

平面型：结构简单，加工方便，便于防腐或衬里。但垫片易挤出且不易压紧，用于低压、小尺寸、无毒、密封要求不高的场合。

凹凸型：对中性好，密封性能较好，用于中压且温度较高的场合。

榫槽型：对中性好，密封可靠，垫片宽度小，所需压紧力也小，适用于易燃、易爆、有毒及高压场合。加工、检修比较困难。

压紧面的选择原则为：确保密封可靠，力求加工容易、装配方便、成本低。

垫片性能

在法兰连接中，密封效果在很大程度上取决于垫片的密封性能。

1. 材质要求：耐腐蚀，不污染产品，具有一定的弹性，适当的机械强度和柔韧性，在温度变化时不易变质硬化或软化。

2. 分类：

压力容器法兰和管法兰的标准

容器法兰只用于容器壳体间的联接，如筒节和筒节、筒节和封头的联接。管法兰只用于管道间的联接。

特别注意：两者不能互换！！！

容器法兰：JB/T4700~4707《压力容器法兰》

管法兰:

HG20592~20635《钢制管法兰、垫片、紧固件》

GB/T9112~9125《钢制管法兰》

JB/T74~90《钢制管法兰、垫片、紧固件》

法兰标准中的三个重要参数

1、公称直径DN：

法兰的公称直径是指与法兰配合的容器或管子的公称直径。容器的公称直径是指容器的内径（用管子作筒体的容器除外），管子的公称直径指其名义直径，为介于管子内、外径之间的某一数值，其中大多数接近管子的内径。公称直径相同的钢管，其外径是相同的，由于厚度是变化的，所以内径也是变化的。见表14-1。

2、公称压力PN：

公称压力是为制定标准而分的压力等级。见表14-2。

3、最大允许工作压力：

压力容器法兰标准中的公称压力是按法兰材料16Mn（或16MnR）、设计温度200oC条件下确定的，当法兰材料和温度变化时，法兰的最大允许工作压力将增大或减小。例如表14-3中的长颈对焊法兰的最大允许工作压力。

如何选择压力容器法兰

为一台内径为Di，设计压力为p，设计温度为t的容器筒体或封头选配法兰。

1、根据容器的公称直径DN和设计压力p，参照JB/T4700表1初步确定法兰的结构型式。(甲型平焊法兰、乙型平焊法兰或长颈对焊法兰）

2、根据容器的设计压力p，设计温度t及准备采用的法兰材料，按JB/T4700表6或表7（最大允许工作压力表）确定所选法兰的PN。

3、根据PN和DN 再查看JB/T4700表1 ，验证初步确定的法兰型式是否符合要求。若不符合，则需变更法兰类型或材料，重新确定PN。

4、按JB/T4701(甲型)或4702(乙型)或4703(长颈对焊)查取法兰尺寸。