法兰连接很少是因强度不足而遭破坏的,但常由于密封不好而导致泄漏。因此,密封问题已成为法兰连接中的主要问题,而法兰密封面与垫片又直接影响到法兰的密封,有必要专门加以介绍。
法兰密封面
法兰密封面即法兰接触面,简称法兰面。一般需经过比较精密的加工,以保证足够的精度和光洁度,才能达到预期的密封效果。常用的法兰密封面有平面型、凹凸型、榫槽型、自紧式等数种。
平面型密封面只有一个光滑的平面,见图2-24(a),为改善密封性能,常在密封而上车制出几道宽约1 mm、深约0.5mm的同心圆沟槽,如同锯齿。这种密封面结构简单,容易加工,但安装时垫片不易装正,紧螺栓时也易挤出,一般用于低压、无毒介质的容器上。
凹凸型密封面(见图2-24(b)是一对法兰的密封面分别为凹凸面,且凸面高度略大于凹面深度。安装时把垫片放在凹面上,因此容易装正,且紧螺栓时也不会挤出。其密封性能优于平面型,但加工较困难,一般用于中压容器。
榫槽型密封面(见图2-24(c))是在一对法兰的密封面上.将其中一个加工出一圈宽度较小的榫头,将另一个加工出与禅头相配合的榨梢,安装时垫片放在样梢内。这种密封面因垫片被固定在榫槽内,不可能向两边挤出,所以密封性能更好。且垫片较窄,减轻了仄紧螺栓的负荷。但这种密封面结构复杂,加工困难,且更换垫片比较费事,禅头也容易损坏。所以一般只用于易燃或有毒的工作介质或工作压力较高的中压容器上。因其在氨生产设备上用得较多,所以又称为氨气密封。
自紧式密封面(见图2-25)是将密封面和垫片加工成特殊形状,承受内压后,垫片会自动紧压在密封面上确保密封效果,所以称为白紧式密封面。这种密封面的接触面积小,垫片在内压作用下有自紧能力.密封性能好,减少了螺栓的紧力,也就减小了螺栓和法兰的尺寸。这种密封面结构适用于高压及压力、温度经常波动的容器上。
垫片
法兰密封面即使经过精密的加工,法兰面之间也会存在微小的间隙,而成为介质泄漏的通道。垫片的作用就是在螺栓的栓紧力作用下产生塑性变形,以填充法兰密封面之间存在的微小间隙,堵塞介质泄漏通道,从而达到密封的目的。
容器法兰连接所用的垫片有非金属软垫片、缠绕垫片、金属包垫片和金属垫片等数种。非金属软垫片是用弹性较好的板材按法兰密封面的直径及宽度剪成一个圆环。所用材料主要有橡胶板、石棉橡胶板和石棉板等,根据容器的工作压力、温度以及介质的腐蚀性来选用。一般低压、常温(≤100℃)和无腐蚀性的介质容器多用橡胶板(经强硫化处理的硬橡胶工作温度可达200℃ );介质温度较高(对水蒸气< 450℃,对油类<350℃)的中、低压容器通常用石棉橡胶板或耐油石棉橡胶板;一般的腐蚀性介质的低压容器常采用耐酸石棉板;压力较高时则用聚乙烯板或聚四氟乙烯板。
缠绕垫片用石棉带与薄金属带(低碳钢带或合金钢带)相间缠绕制成。因为薄金属带有一定的弹性,而且是多道密封。所以密封性能较好。用于压力或温度波动较大,特别是改径较大的低压容器上最为适宜,因为这种垫片直径再大也可以没有接口。
金属包垫片又称包合式垫片,是用薄金属板(一般是用自铁皮,介质有腐蚀性的用薄不锈钢板或铝板)内包石棉材料等卷制而成的圈环。这种垫片耐高温、弹性好,防腐能力强,有较好的密封性能。但制造较为费事,一般只用于直径较大、压力较高的低压容器或中压容器上。