法兰

概述

法兰（Flange）又叫法兰盘或突缘。法兰是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰。

　　高压法兰（sae法兰 JBZQ 4187-97）

　　(flanged pipe fittings)指带有法兰(突缘或接盘)的管件。它可由浇铸而成(图暂缺)，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接(flange，joint)由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。法兰联接是一种可拆联接。按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。按结构型式分，有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。平焊法兰的刚性较差，适用于压力p≤4MPa的场合；对焊法兰又称高颈法兰，刚性较大，适用于压力温度较高的场合。法兰密封面的型式有三种：平面型密封面，适用于压力不高、介质xx的场合；凹凸密封面，适用于压力稍高的场合；榫槽密封面，适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环。大多数垫片是从非金属板裁下来的，或由专业工厂按规定尺寸制作，其材料为、石棉板、聚乙烯板等；也有用薄金属板(白铁皮、不锈钢)将石棉等非金属材料包裹起来制成的金属包垫片；还有一种用薄钢带与石棉带一起绕制而成的缠绕式垫片。普通适用于温度低于120℃的场合；石棉橡胶垫片适用于对水蒸气温度低于450℃，对油类温度低于350℃，压力低于5MPa的场合，对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。在高压设备及管道中，采用铜、铝、10号钢、不锈钢制成的透镜型或其他形状的金属垫片。高压垫片与密封面的接触宽度非常窄(线接触)，密封面与垫片的加工光洁度较高。

　　低压小直径有丝接法兰，高压和低压大直径都是使用焊接法兰，不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。

　　根据压力的不同等级，法兰垫也有不同材料，从低压垫、高压石棉垫到金属垫都有。

　　1.以材质划分碳钢，铸钢，合金钢，不锈钢，铜，铝合金，塑料，氩硌沥，ppc等。

　　2.以制作方法划分可分为锻造法兰，铸造法兰，焊接法兰，卷制法兰（超大型号）

　　3.以制造标准划分可分为国标（化工部标准、石油标准、电力标准）、美标、德标、日标、俄标等。

　　国际上管法兰标准的几个体系

　　1、 或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可折连接，管道法兰系指管道装置中配管用的法兰，用在设备上系指设备的进出口法兰。

　　2、 国际上管法兰标准的几个体系

　　1） 欧洲法兰体系：德国DIN（包括苏联）英标BS　法标NF　意标　UNI

　　a、 公称压力：0.1, 0.25, 0.6, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.4, 10.0, 16.0, 25.0, 32.0, 40.0, Mpa

　　b、 公算通径：15~4000mm({zd0}通径与所选法兰规格及法兰压力等级不同面有相应的变化)

　　c、 法兰的结构型式：平焊板式、平焊环松套式、卷边松套式、对焊卷边松套式、对焊环松套式、对焊式、带颈螺纹连接式、整体式及法兰盖

　　d、 法兰密封面有：平面、突面、凹凸面、榫槽面、橡胶环连接面、透镜面及膜片焊接面

　　e、 苏联于1980年发布的OCT管法兰同录标准与德国DIN标准相似，不再赘述

　　2） 美洲法兰体系：美国ANSI B16.5《钢制管法兰及法兰》 ANSI B16.47A/B 《大直径钢制法兰》B16.36法兰　B16.48八字法兰等。

　　a、 公称压力：150psi（2.0Mpa），300psi（5.0Mpa），400psi（6.8Mpa），600psi（10.0Mpa），900psi（15.0Mpa），1500psi（25.0Mpa），2500psi（42.0Mpa），

　　b、 公算通径：6~4000mm

　　c、 法兰的结构型式：条焊、承插焊、螺纹连接、松套、对焊及法兰盖

　　d、 法兰密封面：突面、凹凸面、榫槽面、金属环连接面

　　3） ***JIS管法兰：在石油化工装置中一般仅用于公用工程，在国际上影响较小，在国际上没有形成独立体系。

　　3、 我国钢制管法兰国家标准体系GB

　　1） 公称压力：0.25Mpa~42.0Mpa

　　a、 系列1：PN1.0, PN1.6, PN2.0, PN5.0, PN10.0, PN15.0, PN25.0, PN42（主系列）

　　b、 系列2：PN0.25, PN0.6, PN2.5, PN4.0

　　其中PN0.25，PN0.6，PN1.0，PN1.6，PN2.5，PN4.0共6个等级的法兰尺寸系属于以德国法兰为代表的欧洲法兰体系，其余为美国法兰为代表的美洲法兰体系。

　　在GB标准中，从属于欧洲法兰体系的公称压力级{zd0}的为4Mpa，从属于美洲法兰体系的公称压力级{zd0}为42Mpa。

　　2） 公称通径：10mm~4000mm

　　3） 法兰的结构形式：

　　整体法兰

　　单元法兰

　　a、螺纹法兰

　　b、焊接法兰 对焊法兰

　　带颈平焊法兰 带颈承插焊法兰 板式平焊法兰

　　c、 对焊环松套带颈法兰 对焊环松套板式法兰 平焊环松套板式法兰 板式翻过松套法兰

　　d、法兰盖（盲孔法兰）

　　e、旋转法兰

　　f、锚固法兰

　　g、堆焊/覆焊法兰

　　4） 法兰密封面：平面、突面、凹凸面、榫槽面、环连接面

　　二、 仪表常用的管法兰标准体系

　　1、 DIN标准

　　1） 常用压力等级：PN6，PN10，PN16，PN25，PN40，PN64，PN100，PN160，PN250

　　2） 法兰密封面： raised face DIN2526C 突面法兰 grooued acc. DIN2512N 榫槽面

　　2、 ANSI标准

　　1） 常用压力等级：CL150，CL300，CL600，CL900，CL1500

　　2） 法兰密封面：ANSI B 16.5 RF flanges 突面法兰

　　3、 JIS标准：不常用

　　1） 常用压力等级：10K，20K

　　法兰连接种类

　　板式平焊法兰

　　带颈平焊法兰

　　带颈对焊法兰

　　承插焊法兰

　　螺纹法兰

　　法兰盖

　　带颈对焊环松套法兰

　　平焊环松套法兰

　　环槽面法兰及法兰盖

　　大直径平板法兰

　　大直径高颈法兰

　　八字

　　对焊环松套法兰

　　旋转法兰

　　锚固法兰

　　堆焊/覆焊法兰

　　法兰连接

　　法兰(flange)连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰连接是施工的重要连接方式。

　　法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。 在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处都是法兰连接的管道和器材。

标准：JB1157-82～JB1160-82、JB4700-2000～JB4707-2000 B16.47A/B B16.39 B16.48

　　近十几年来，随着我国电力工业的飞速发展，越来越多的高耸输电塔遍布神州大地。

　　输电塔是一种量多而重要的生命线工程的电力设施。在各种材料的输电塔中，塔由于其优越性而越来越广泛的采用。目前已经出现多座100m以上的跨越江河湖海的高耸钢管输电塔。于是，对钢管塔的研究显得越来越重要。

　　法兰节点是钢管塔的一种非常重要也是主要的连接节点形式。法兰节点的受力性能和计算方法一直是一个重要的研究课题。

　　由于跨越江河湖海的高耸钢管输电塔高度大、荷载大，传统形式的法兰盘越来越不能满足工程需要。于是提出了六种新的大型法兰：三种无加劲肋大型法兰和三种有加劲肋大型法兰，主要研究了三种形式的大型法兰：Ⅰ型、Ⅱ型无加劲肋法兰和Ⅰ型有加劲肋法兰。采取力学分析和有限元分析相结合的方法，推导得出了这三种形式的法兰的计算公式，提出了它们的设计方法，建立三维有限元模型，详细地研究了它们的受力性能。