法兰的密封与泄漏

法兰的密封与泄漏

【摘 要】在石油化工装置中，法兰连接是管道、管件、阀门、仪表、设备等自身和相互实现连接的最常见、最重要的连接形式。本文探讨了管法兰的泄漏及在设计工作中应注意的问题。

【关键词】法兰；垫片；螺栓；泄漏

0.概述

石油化工装置中，法兰连接是管道、管件、阀门、仪表、设备等自身和相互实现连接的最常见、最重要的连接形式之一。连接法兰主要依靠其连接螺栓产生的压紧力，通过法兰垫片达到足够的工作密封比压来阻止管道内介质外漏，实现密封。这种连接虽具有拆卸方便且不用动火等特点，但因其本身的结构特点，处理不当就会造成泄漏，不仅会造成资源浪费，而且还污染环境，甚至造成人员伤亡及财产损失。因此，探讨管法兰的泄漏对于设计工作具有较好的现实意义。

1.法兰的密封与泄漏

法兰的密封原理。

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

1.1密封机理

通过螺栓的预紧力，是垫片和法兰密封面之间产生足够的压力，使垫片表面产生的变形足以填补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最小单位压紧力，称为比压力Y。当管系达到操作压力时，在内压的轴向作用力的作用下，两片法兰呈现分开的趋势，螺栓将产生弹性或塑性变形，作用在垫片上的压紧力将减少。当作用在垫片有效截面上的压紧力减小到某一临界值时，仍能保持密封。这时垫片上的剩余压紧力即为垫片的有效紧固力，当有效紧固力小到某一临界值以下时，就会发生泄漏，甚至能使垫片错位。因此，垫片的有效紧固力必须大于管系的操作压力，垫片的有效紧固力与管系的工作压力的比值称为垫片系数m。两片法兰密封面之间的距离，在操作状态要比初始状态大，这时候垫片与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法兰密封面的微观不平度起决定作用的；而在操作状态下法兰的密封，垫片内部的弹性回复起主导作用。

1.2密封过程中密封面的微观变化分析

对密封面加载过程的初期，两密封面间首先接触的是表面最突出部分的毛刺、颗粒状杂质等。但因此局部载荷很大，这些凸出部分很快被压平或嵌入对方。

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