分类和压紧面形式 - 法兰优化

1.按应用场合不同分类

按应用场合不同，法兰可分为压力容器法兰和管法兰两类。

（1）压力容器法兰

主要用于筒体与筒体、筒体与封头之间的连接。它的公称直径DN与卷制筒体的公称直径意义相同。它的标准号为：JB/T 4700～4707《压力容器法兰》。

压力容器法兰分为平焊和对焊两大类。

1）平焊法兰：平焊法兰又分为甲型和乙型两种，乙型平焊法兰的刚性比甲型平焊法兰的好。

2）对焊法兰：规定用于更高的压力（PN0.6～6.4MPa）和直径（DN300～2000mm）范围，适用温度≥450℃。

（2）管法兰

主要用于管道之间或设备上的接管与管道之间的连接。它是压力容器和设备与管道连接的标准件、通用件。主要性能参数为公称压力、公称直径、密封面形式和法兰形式等。它的公称直径DN与接管的公称直径意义相同。它的标准号为HG/T 20592～20635《钢制管法兰、垫片、紧固件》，包括了HG/T 20592～20614PN系列（欧洲体系）和HG/T 20615～20635Class系列（美洲体系）两个体系的管法兰标准，这两个体系的管法兰不能混用。

2.按法兰与设备或管道的连接方式分类

按法兰与设备或管道的连接方式可分为松式法兰、整体法兰和任意式法兰三种。法兰的结构类型如图5-1所示。

（1）松式法兰

指法兰不直接固定在壳体上，或者虽固定但不能保证与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构，如图5-1a、b、c所示。其中图5-1a为活套法兰，图5-1b为螺纹法兰，图5-1c为搭接法兰。活套法兰是典型的松式法兰，松式法兰力矩完全由法兰环本身来承担，对设备或管道不产生附加弯曲应力。它适用于有色金属和不锈钢设备或管道上，法兰可用碳钢制作，节约成本。但由于松式法兰刚度小，厚度较厚，所以除螺纹法兰外，一般用于压力不高的场合。螺纹法兰多用于高压管道。

（2）整体法兰

法兰不可拆的固定在壳体或管子上，固定的方式有法兰和壳体（管子）锻造或铸造成一体，或者法兰和壳体（管子）采用全焊透结构的平焊法兰，如图5-1d、e、f所示。其中图5-1d为带颈平焊法兰，图5-1e为带颈对焊法兰，图5-1f为全焊透的平焊法兰。整体法兰能够保证壳体（管子）与法兰同时受力，这样法兰厚度可以适当减薄，但会在壳体（管子）上产生较大附加应力。整体法兰一般适用于较高压力的场合。(www.xing528.com)

图5-1 法兰结构类型

（3）任意式法兰

法兰和壳体（管子）连成一体，但刚性介于整体法兰和松式法兰之间，最典型的结构是不保证全焊透的平焊法兰，如图5-1g、h、i所示。任意式法兰的计算按整体法兰对待，但当法兰颈部小端有效厚度δ₀≤15mm，法兰内直径和颈部小端有效厚度之比D_i/δ₀≤300，计算压力p_c≤2MPa，t≤370℃时，可简化成不带颈的松式法兰计算。这种法兰结构简单，加工方便，在中低压容器和管道中得到广泛的应用。

3.法兰的压紧面形式与选用

要保证法兰的密封性，选择合适的压紧面形式十分重要。常用的压紧面形式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面和梯形槽，如图5-2所示。其中突面、凹凸面和榫槽面最为常用。

图5-2 法兰压紧面形式

a）全平面 b）突面 c）凹凸面 d）榫槽面 e）梯形槽

选择压紧面时应根据工艺条件、法兰直径、垫片材料及形式综合考虑。

突面结构简单，加工和装卸方便。其压紧面可以是平滑的，也可以在压紧面上开2～4道同心圆环槽或螺旋线槽，深度约为1mm。槽能有效地防止非金属垫片被挤出压紧面，使密封更加可靠。一般平滑突面可用于p≤2.5MPa的场合，带槽突面可用到p≤6.4MPa的情况。

凹凸面由一对凹面和凸面配合而成，在安装时对中容易，能有效地防止垫片被挤出压紧面，但其宽度较大，需要较大的螺栓预紧力。一般适用于p≤6.4MPa的场合。

榫槽面由一对榫面和槽面配合而成。这种密封较窄，一般用于压力较高，密封要求较严的场合。

梯形槽与椭圆垫和八角垫配合使用。这种密封近似线密封，用于高压场合。槽材料的硬度应比垫圈材料的硬度高30～40HBW。