10.第十章 法兰连接
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第十章法兰连接介绍
第十章法兰连接介绍法兰连接是一种常用的管道连接方式，常用于管道系统中的连接部分。
它通过将两个管道的末端分别与一个或多个法兰连接在一起来完成连接。
法兰连接具有结构简单、便于拆装、可靠密封等优点，因此在工业中得到广泛应用。
本文将介绍法兰连接的组成部分、分类、安装方法以及常见问题和解决方法等内容，以帮助读者更好地理解和应用法兰连接。
首先，我们来看一下法兰连接的组成部分。
法兰连接主要由两个法兰和中间的密封垫片和螺栓组成。
法兰是连接的主要组成部分，它有一个平坦的连接面，上面有一些孔用于固定连接螺栓。
密封垫片位于两个法兰之间，用于保证连接的密封性。
螺栓和螺母用于将两个法兰连接在一起，同时施加足够的压力使垫片能够密封。
其次，我们来了解一下法兰连接的分类。
法兰连接根据其结构和使用场景的不同，可以分为标准法兰连接、对夹法兰连接和承插式法兰连接等几种。
标准法兰连接是最常见的一种，它有一个平坦的连接面和固定孔，适用于一般的压力和温度条件。
对夹法兰连接是在标准法兰连接的基础上增加了一个夹持环，使连接更加牢固，适用于高压和高温条件。
承插式法兰连接是一种特殊的法兰连接，它有一个凸起的连接面和一个凹陷的连接面，通过将凸起面插入凹陷面来实现连接。
接下来，我们来介绍一下法兰连接的安装方法。
首先，将法兰放在管道的末端，使连接面平整对齐。
然后，在连接面上打上固定孔，并将螺栓穿过孔洞。
接下来，将密封垫片放在法兰之间，确保垫片不会滑落。
最后，将螺母旋紧，施加足够的压力使垫片能够密封。
安装完成后，可以用手轻轻拧动螺栓，检查连接是否牢固。
最后，我们来讨论一下法兰连接常见的问题和解决方法。
一种常见的问题是法兰连接漏水。
这可能是由于垫片松动或损坏导致的。
解决方法是检查和紧固螺栓，并更换损坏的垫片。
另一种常见的问题是法兰连接漏气。
这可能是由于连接面不平整或垫片不适合导致的。
解决方法是对连接面进行修整，或者更换适合的垫片。
此外，还应定期检查法兰连接，确保连接的可靠性和密封性。
法兰连接
2011-9-27 1
法兰主要的失效形式：泄漏， 法兰主要的失效形式：泄漏，包括渗透泄漏和 界面泄漏。 界面泄漏。
2011-9-27 2
预紧密封比压： 预紧密封比压：满足初始密封条件时在垫圈单位 面积上的压紧力。 面积上的压紧力。 工作密封比压：设备或管道升压后， 工作密封比压：设备或管道升压后，螺栓受到拉 伸，法兰密封面与垫圈之间的压紧力有所下降， 法兰密封面与垫圈之间的压紧力有所下降， 当这一比压下降到某一临界值以下时， 当这一比压下降到某一临界值以下时，介质将发 生泄漏。这一临界比压值即工作密封比压。 生泄漏。这一临界比压值即工作密封比压。 二、法兰连接受力分析及结论 要保证法兰密封， 要保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际存 在的比压，预紧时不低于垫圈的预紧密封比压， 垫圈的预紧密封比压 在的比压，预紧时不低于垫圈的预紧密封比压， 工作时应高于工作密封比压。 工作时应高于工作密封比压。
2011-9-27
平面型
凹凸面型
13
（2）凹凸型密封面 由一个凸 面和一个凹面所组成， 面和一个凹面所组成，在凹面 上放置垫圈，压紧时， 上放置垫圈，压紧时，由于凹 面外侧有挡台， 面外侧有挡台，垫圈不会挤出 垫片便于对中， 来，垫片便于对中，但宽度较 需较大的螺栓预紧力。 大，需较大的螺栓预紧力。
平面型
凹凸面型
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14
（3）榫槽型密封面 密封面由一 个榫和一个槽所组成， 个榫和一个槽所组成，垫圈放在 草内。 草内。这种密封面采用缠绕式或 金属包垫圈，垫圈宽度16-25mm， 金属包垫圈，垫圈宽度16-25mm， 16 容易获得良好的密封效果。 容易获得良好的密封效果。适用 于密封易燃、易爆、有毒介质。 于密封易燃、易爆、有毒介质。 密封面的凸面部分容易碰坏， 密封面的凸面部分容易碰坏，运 输与装拆时都应注意。 输与装拆时都应注意。 （4）梯形槽压紧面用于较高压力 场合。 场合。
法兰主要的失效形式：泄漏， 法兰主要的失效形式：泄漏，包括渗透泄漏和 界面泄漏。 界面泄漏。
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预紧密封比压： 预紧密封比压：满足初始密封条件时在垫圈单位 面积上的压紧力。 面积上的压紧力。 工作密封比压：设备或管道升压后， 工作密封比压：设备或管道升压后，螺栓受到拉 伸，法兰密封面与垫圈之间的压紧力有所下降， 法兰密封面与垫圈之间的压紧力有所下降， 当这一比压下降到某一临界值以下时， 当这一比压下降到某一临界值以下时，介质将发 生泄漏。这一临界比压值即工作密封比压。 生泄漏。这一临界比压值即工作密封比压。 二、法兰连接受力分析及结论 要保证法兰密封， 要保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际存 在的比压，预紧时不低于垫圈的预紧密封比压， 垫圈的预紧密封比压 在的比压，预紧时不低于垫圈的预紧密封比压， 工作时应高于工作密封比压。 工作时应高于工作密封比压。
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平面型
凹凸面型
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（2）凹凸型密封面 由一个凸 面和一个凹面所组成， 面和一个凹面所组成，在凹面 上放置垫圈，压紧时， 上放置垫圈，压紧时，由于凹 面外侧有挡台， 面外侧有挡台，垫圈不会挤出 垫片便于对中， 来，垫片便于对中，但宽度较 需较大的螺栓预紧力。 大，需较大的螺栓预紧力。
平面型
凹凸面型
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（3）榫槽型密封面 密封面由一 个榫和一个槽所组成， 个榫和一个槽所组成，垫圈放在 草内。 草内。这种密封面采用缠绕式或 金属包垫圈，垫圈宽度16-25mm， 金属包垫圈，垫圈宽度16-25mm， 16 容易获得良好的密封效果。 容易获得良好的密封效果。适用 于密封易燃、易爆、有毒介质。 于密封易燃、易爆、有毒介质。 密封面的凸面部分容易碰坏， 密封面的凸面部分容易碰坏，运 输与装拆时都应注意。 输与装拆时都应注意。 （4）梯形槽压紧面用于较高压力 场合。 场合。
10_法兰连接解析
3.压力容器法兰的尺寸系列：
⑴ 两个基本参数
法兰的尺寸是由法兰的公称压力PN和公称直径DN两个参 数唯一确定的。 ① 法兰的公称直径：指与法兰相配的筒体或封头的公称直径。 ② 法兰的公称压力：指的是在规定的设计条件下，在确定
法兰结构尺寸时所采用的设计压力。法兰的公称压力并不代
表它的允许工作压力。
压力容器法兰的公称压力分七个等级，即0.25、0.60、
16MnR 0.25MnR
(3) 确定法兰结构尺寸
根据上述计算结果查附表10-2或10-3,并将尺寸注于图中。
° × °
等均影响密封。
二、法兰连接受力分析
法兰受力分析过程参见教材P247~P248。影响法兰受力
的因素有密封垫圈性质、与法兰联结处的器壁壁厚、螺栓孔 中心与密封垫圈的距离等。所受应力为三个弯曲应力。
轴向弯曲应力σx 环向应力σθ 径向应力σr
结论：
1.密封垫圈是整个法兰的基础，是影响螺栓力和法兰力 矩大小的主要因素之一。 2.增加与法兰盘接连处器壁（或管壁）的壁厚，可增加法兰的 刚度并可减小法兰加给器壁的弯曲应力。 3.决定法兰强度大小的关键尺寸是法兰盘的厚度。
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4.法兰螺孔中心圆直径应尽量小，盲目增大法兰外径没有
意义。
三、容器法兰标准
标准号为 JB/T4700～4707—2000。
⒈ 压力容器法兰类型与结构 压力容器法兰从整体看有三种形式：
甲型平焊法兰 乙型平焊法兰 长颈对焊法兰
① 甲型平焊法兰:
有平面密封面和凹凸密封面两种密封面型式。
°
1.密封原理：在连接口增加流体流动的阻力。当压力介质通
过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力差时，介质就 被密封住了。图给出了强制密封中垫圈变形过程示意图。
第十章 法兰连接n
10.1 概述 一、法兰连接的结构
组成：一对法兰、数个螺栓和一个垫片
螺栓 垫片
法兰
二、法兰连接的密封原理
密封原理：在螺栓预紧力作用下，把法兰密封面间的
垫片压紧，借助于垫片的变形，把密封面上的凹凸不平 处填满，形成初始的密封条件。
这时在垫片单位面积上的压紧力称为预紧密封比压。 工作状态下，螺栓受轴向拉伸，法兰密封面沿着彼此 分离的方向移动，密封面与垫圈之间的压紧力有所下降。 垫片回弹，补偿变形，此时残留的密封比压较大，则 仍可保持良好的密封状态。当密封比压小于某一临界值时， 将发生泄漏，这一临界值称为工作密封比压。 法兰密封面上实际存在的密封比压，预紧时不低于垫 圈的预紧密封比压，工作时应高于工作密封比压。
2）确定公称压力
根据p=0.2MPa，t=280℃，查表10-10 用20R时，若取PN=0.25MPa，300℃的 [p]=0.15MPa<0.2MPa，定PN=0.6MPa 用16MnR时，若取PN=0.25MPa，300℃的 [p]=0.21MPa>0.2MPa，因此定PN=0.25MPa
3）确定法兰尺寸 20R：DN=1000mm，PN=0.6MPa，查表10-3确定尺寸 16MnR ：DN=1000mm，PN=0.25MPa，查表10-2确定 尺寸 4）在图样上标记 法兰标记：□-□ □-□ / □-□ □ 标准号 法兰总高度 法兰厚度 公称压力 公称直径 法兰密封面形式代号 法兰名称及代号（p264表）
（四）压力容器法兰选用
压力容器法兰与管法兰均已制定出标准。根据公称直 径和公称压力，可以从标准中查到，少量超出标准规定 范围法兰，才需进行设计。
（四）压力容器法兰选用
内径为Di，设计压力为p，设计温度为t的容器筒体或 封头选配法兰步骤： （1）根据容器的公称直径和设计压力p，参照表10-1初 步确定法兰的结构类型。 （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，按表10-10或表10-11确定所选用法兰的PN。 （3）根据所确定的法兰PN与DN再查看表10-1，验证一下 初步确定的法兰类型是否覆盖了所确定的PN、DN。如果 覆盖，则可按所确定的PN和DN确定法兰尺寸，否则需变 更所选法兰类型或变更材料，调整PN。 （4）根据PN和DN，从表10-2至表10-8中查取法兰尺寸。
法兰连接.docx
法兰连接
法兰连接主要用于管道与管件及附属设备的连接，如阀门、调压器、波形伸缩节、过滤器等连接。
法兰连接拆卸安装方便、接合强度好、严密性好。
它由法兰(被连接件)，螺栓、螺母(连接件)与垫片(密封元件)组成。
通过拧紧连接螺栓，压紧法兰接触面上的垫，使垫片产生足够的弹塑生变形，将其与法兰压紧面间凹凸不平的微细缝隙填满塞紧，以达到密封之目的。
一、法兰的类型
法兰一般是用钢板加工的，也有铸钢法兰和铸铁螺纹兰。
根据法兰与管子的连接方式不同，法兰可分为平焊法兰、对焊法兰、平焊构套法兰、对焊松套法兰、翻边松套法兰、螺纹法兰等。
见图6-4。
其中，平焊法兰应用最广。
常用的密封面型式有以下3种：
1．平面型密封面，见图6-5a、b。
这种密封面结构简单、制造方便，但垫片易向外挤出，密封性能差，只适于压力不高、介质无毒、非易燃易爆场合。
2．凹凸型密封面，见图6-5c。
垫片对中较好，不易外挤，可用于稍高压力。
3．榫槽型密封面，见图6-5d。
垫片较窄，所需拧紧螺栓的力相应较小，但结构复杂，更换垫片较难，适用于易燃、易爆、有毒介质以及压力较高的场合。
图6-4 法兰的几种型式
a)平焊法兰 b)平焊法兰 c)对焊法兰 d)铸钢法兰 e)铸铁螺纹法兰 f)翻边松套法兰
图6-5 法兰压紧面型式
a)平面型 b)平面型 c)凹凸型 d)榫槽型
钢制法兰可采用成品，也可以按照国家标准加工。
铁铸法兰系铸铁，与铸铁管与管件铸造为一体。
常见的法兰管件有法兰承管、法兰插管、法。
法兰连接
兰、铸铁法兰、活套法兰、螺纹法兰等。
管法兰标准查选方法、步骤与压力容器法兰同。
GB9119.7-88外，常用标准还有：化工部标准 HG20592～HG20602-97；中石化标准SH3406-96 等。其中化工部标准中分为欧洲体系、美洲体系等， 我国常用的为欧洲体系。
思考题：
1.法兰垫片密封的原理是什么？影响密封的 因素有哪些？ 2.法兰的型式有哪些？各有什么特点？ 3.法兰密封面型式有哪些？各适用什么场合？
法兰密封面形式
18
（一）、平面型密封面： 是在平面上加工出几道 浅槽，其结构简单但垫 圈没有固定，不易压紧。 适用于压力不高、介质 无毒的场合；
压紧面是光滑的，（ b ）
形式有三角形断面的沟槽。 适用于公称压力P≤2.5Mpa ， 广泛应用于P≤0.6Mpa, 压紧 面的宽度：压力容器法兰： 20 ～ 60mm ， 管 法 兰 ： 10 ～ 20mm。
法兰连接的密封
一、密封机理 泄漏途径：渗透泄漏、界面泄漏 渗透泄漏:通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏，除了受 介质压力、温度、粘度、分子结构等流体状态性质影响外， 主要与垫片的结构与材料性质有关。 界面泄漏:沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主 要与界面间隙尺寸有关。加工时压紧面上凹凸不平的间隙 及压紧力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。“界面泄 漏”是密封失效的主要途径。
公称压力PN
法兰标准中所列的能够承受的公称压力PN，是以法兰材
质为16MnR时计算而得，操作温度为：200℃。 七个等级：见p281
（2）、用在接管上又有板式平焊法兰、带颈平焊法兰 和带颈对焊法兰三种类型。
板式平焊法兰：由于法兰直接与钢管焊接，法兰盘 在操作时受力状态差，易发生形变。适用于低压场 合。 带颈平焊法兰：由于增加了一厚壁的短节法兰颈， 因此增加了法兰的刚度，大大减小了法兰变形。适 用于中、低压场合。 带颈对焊法兰：其颈更长，又称高颈法兰，与管子 之间采用的是对焊连接，受焊接时产生的应力集中 小，能承受较高的压力。
10 法兰连接
在密封面与垫圈之间所保留下来的最低比压。
1.密封原理：在连接口增加流体流动的阻力。当压力介质通
过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力差时，介质就 被密封住了。图给出了强制密封中垫圈变形过程示意图。
要保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际存在的比压，预 紧时不低于垫圈的预紧密封比压，工作时不低于工作密封比压。 2.影响密封的主要因素
选用长颈对焊法兰,可查表
10-11。右图尺寸是按PN=0.6MPa, DN=2000mm从表中查得。 (3) 确定密封面型式、垫片种类和尺寸 选用榫槽密封面,垫片用A型缠绕式。 内外径尺寸可从标准（JB/T4704 ～ 4707）查得。 (4) 确定螺柱、螺母材料、规格、数量
查表10-15确定螺柱材料2MoVA,
1.00、1.60、2.50、4.00、6.40Mpa。 表10-1中给出了三种不同型式法兰所适用的与范围，也就是 制定有标准尺寸的法兰范围。
⑵ 压力容器法兰尺寸系列表简介：
表10-2～10-8中给出了全部压力等级的压力容器法兰部分
尺寸系列。
⑶ 确定法兰尺寸的计算基础
法兰系列表中的法兰尺寸在规定设计温度是200℃、法兰材料是 16MnR或16Mn锻件；根据不同型式的法兰，规定了垫片
HG管法兰标准规定了八种不同类型的管法兰和两种法兰 盖，见表10-17。 管法兰有五种密封面型式:全平面(FF)、突面(RF)、榫
槽面(TG)、凹凸面(MFM)、环连接面(RJ)。见图10-16。
在这几种类型法兰中、各有哪几种密封面型式及各种类型法 兰规定适用的公称压力等级和公称直径范围可查有关标准。
螺母材料30CrMoA。查标准确定螺 柱规格为M24,数量60个。
⒎ 压力容器法兰标记
⑴ 法兰标记：由五部分组成。见教材264页。
1.密封原理：在连接口增加流体流动的阻力。当压力介质通
过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力差时，介质就 被密封住了。图给出了强制密封中垫圈变形过程示意图。
要保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际存在的比压，预 紧时不低于垫圈的预紧密封比压，工作时不低于工作密封比压。 2.影响密封的主要因素
选用长颈对焊法兰,可查表
10-11。右图尺寸是按PN=0.6MPa, DN=2000mm从表中查得。 (3) 确定密封面型式、垫片种类和尺寸 选用榫槽密封面,垫片用A型缠绕式。 内外径尺寸可从标准（JB/T4704 ～ 4707）查得。 (4) 确定螺柱、螺母材料、规格、数量
查表10-15确定螺柱材料2MoVA,
1.00、1.60、2.50、4.00、6.40Mpa。 表10-1中给出了三种不同型式法兰所适用的与范围，也就是 制定有标准尺寸的法兰范围。
⑵ 压力容器法兰尺寸系列表简介：
表10-2～10-8中给出了全部压力等级的压力容器法兰部分
尺寸系列。
⑶ 确定法兰尺寸的计算基础
法兰系列表中的法兰尺寸在规定设计温度是200℃、法兰材料是 16MnR或16Mn锻件；根据不同型式的法兰，规定了垫片
HG管法兰标准规定了八种不同类型的管法兰和两种法兰 盖，见表10-17。 管法兰有五种密封面型式:全平面(FF)、突面(RF)、榫
槽面(TG)、凹凸面(MFM)、环连接面(RJ)。见图10-16。
在这几种类型法兰中、各有哪几种密封面型式及各种类型法 兰规定适用的公称压力等级和公称直径范围可查有关标准。
螺母材料30CrMoA。查标准确定螺 柱规格为M24,数量60个。
⒎ 压力容器法兰标记
⑴ 法兰标记：由五部分组成。见教材264页。
《法兰连接》PPT课件
33
鞍座包角120°或150°，安放稳定。 高度200、300、400和500mm。 宽度b根据容器公称直径查出。
34
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
❖ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
❖ 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
应力集中区。
49
峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，
以保证容器安全运行。
开孔的形状：
应力集中和开孔形状有关，圆孔的应力集中程度 最低。
50
㈠ 开孔补强的设计与补强结构
在开孔附近区域增加补强金属，提高器壁强 度，满足强度设计要求。
也需加一个不锈钢垫板。
41
已标准化JB/T 4725-92 《耳式支座》。
该标准分A型（短臂）和B型（长臂）（有保温层 或直接放在楼板上）
每类又分带垫板与不带垫板两种结构
42
耳式支座选用的方法：
（1）估算设备总重，算每个支座（按2个计算）的 负荷Q值；
（2）确定支座型式，从表11-5或表11-6按允许负荷 Q允大于实际负荷Q，选支座。
A 1～6
B
1～8
DN800～3000 DN800～4000
钢板焊制， 带垫板
钢管焊制， 带垫板
45
支承式支座的选用：
选用见标准规定，尺寸按表10-8查。 简单轻便 局部应力较大，当壳体刚度较小、壳体和 支座材料差异或温度差异较大时，或壳体 需焊后热处理，应设置加强板。 加强板的材料应和壳体材料相同或相似。
鞍座包角120°或150°，安放稳定。 高度200、300、400和500mm。 宽度b根据容器公称直径查出。
34
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
❖ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
❖ 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
应力集中区。
49
峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，
以保证容器安全运行。
开孔的形状：
应力集中和开孔形状有关，圆孔的应力集中程度 最低。
50
㈠ 开孔补强的设计与补强结构
在开孔附近区域增加补强金属，提高器壁强 度，满足强度设计要求。
也需加一个不锈钢垫板。
41
已标准化JB/T 4725-92 《耳式支座》。
该标准分A型（短臂）和B型（长臂）（有保温层 或直接放在楼板上）
每类又分带垫板与不带垫板两种结构
42
耳式支座选用的方法：
（1）估算设备总重，算每个支座（按2个计算）的 负荷Q值；
（2）确定支座型式，从表11-5或表11-6按允许负荷 Q允大于实际负荷Q，选支座。
A 1～6
B
1～8
DN800～3000 DN800～4000
钢板焊制， 带垫板
钢管焊制， 带垫板
45
支承式支座的选用：
选用见标准规定，尺寸按表10-8查。 简单轻便 局部应力较大，当壳体刚度较小、壳体和 支座材料差异或温度差异较大时，或壳体 需焊后热处理，应设置加强板。 加强板的材料应和壳体材料相同或相似。
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根据公称直径DN和设计压力P查表10-1初选法兰类型
（甲、乙型平焊，对焊）；
根据设计压力P、设计温度t及法兰材料查表10-10及10-11 选定公称压力PN； 由PN、DN查表10-1验证初选的法兰类型是否正确； 根据选定的PN、DN查表，确定法兰尺寸。
42
例：塔身与封头的法兰。塔内径1000mm，操作温度 280℃，设计压力0.2MPa，材料为Q235-A。
若法兰材料比16MnR差或t<200℃，则法兰的最大允许工作 压力可能低于公称压力PN。
39
40
为操作温度300℃，设计压力0.6MPa的容器选配法兰。
材料为Q235-C、20R、16MnR时取公称压力PN=1.0MPa。 材料为20MnMo锻件时取公称压力PN=0.6MPa。
41
⑷容器法兰尺寸的查取方法
12
⑵螺纹法兰
整体性介于整体法兰和松式 法兰之间。 螺纹法兰：法兰和管壁通过
螺纹进行连接，法兰对管壁
产生的附加应力较小。常用 于高压管道。
13
按形状分类
圆形法兰最常见，方形法兰利于管子排列紧凑，椭
圆形法兰常用于阀门和小直径的高压管子上。
14
三、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 面型式、垫片性能、法兰刚度、操作条件。
10
⑵对焊法兰
又称高颈法兰或长颈法兰。
长颈提高法兰刚性，厚度比筒体厚，降低根部弯曲应力。
对接焊缝，比平焊法兰的角焊缝强度好。 对焊法兰适用于压力、温度较高或设备直径较大的场合。
11
2. 松式法兰 ⑴活套法兰
法兰不直接固定在壳体上或虽然固定而不能保证法兰与壳 体作为一个整体承受螺栓载荷的结构。
法兰盘可用不同材料，用于铜制、铝制、陶瓷、石墨及其 非金属材料的设备或管道上。 受力后无附加弯曲应力，只适用于压力较低场合。
⑵乙型平焊法兰：有一厚度大
于器壁的短筒节，无附加力矩， 法兰刚度较大，适用于压力较 高、直径较大时。 由表11-3，甲、乙型平焊法兰
互补。
33
②对焊法兰
长颈对焊法兰：有厚度更 大的颈，刚性大。
对接焊缝。
适用于更高压力范围(PN 0.6MPa～6.4MPa)和直径 范围(DN300mm～ 2000mm)，适用温度范围 为-20℃～450℃。
7
二、法兰类型
整体法兰 按整体性质程度 松式法兰 任意式法兰 平焊法兰 对焊法兰
法兰类型
按形状
圆形
方形 椭圆形
8
压力容器法兰
长颈对焊法兰
盲板法兰
方形法兰
盲板法兰（人、手孔盖）
1. 整体法兰 ⑴平焊法兰
平焊管法兰
平焊容器法兰
制造容易，应用广泛，但刚性较差。
法兰附近筒壁的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以平 焊法兰适用的压力范围较低（PN ＜4.0MPa）。
光滑平面，可车制密纹水线。
优点：结构简单，加工方便，
便于进行防腐衬里。 缺点：接触面积大，预紧时 垫片容易往两边挤，不易压 紧。 用于压力不高且介质无毒的 场合， PN≤1.6MPa。
17
②凹凸型密封面（MF、M）
凸面和凹面相配合，凹面上放置垫片，防止垫片被挤出，
适用于压力较高的场合。PN≤6.4MPa、DN≤800MPa。
标记：垫片： 如：1000-2.5 JB/T4704-2000。
25
②金属与非金属混合制垫片
金属包垫片用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni9等）将非 金属包起来； 金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕 制而成。有不带定位圈和带定位圈两种。
兼具金属和非金属两种垫片的优点，适用于温度与压力波 动的场合。
20
⑤环连接面（RJ）
密封面为等腰梯形，密封面小，密封效果好，采用金属八
角垫片。
主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上，适用压力范围为 （6.3MPa≤PN≤25.0MPa）。
21
⑥其他类型密封面
高压容器和高压管道常用球面（透镜）和椭圆 或八角形截面金属垫片。
22
高 压 锥 面 型 螺 纹 连 接 的 法 兰
(a)
(b)
(c)
平间隙，形成初始密封条件——预紧密封比压。
密封比压：垫片单位截面面积上受到的压力。
6
操作时，由于设备升压，螺栓受到拉伸 ，而降低了密封面 间的压紧力，若密封比压下降至某一临界值以下，介质将发 生泄漏。
要使得密封元件在操作压力作用下，仍然保持密封不漏，垫 片应有足够回弹，能补偿变形，这时候密封比压值至少不小 于工作密封比压值。 密封比压主要决定于垫片材质、结构和尺寸。 垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大， 螺栓和法兰尺寸也越大，所以垫片不应过宽，更不应该把整 个法兰面都铺满垫片。
29
四、压力容器法兰标准
JB/T4700～47042000
⑴压力容器法兰的类型
30
压力容器法兰分类
有三种形式：
甲型平焊法兰
乙型平焊法兰
长颈对焊法兰
31
压 力 容 器 法 兰 分 类
32
①平焊法兰
⑴甲型平焊法兰：直接与筒体
或封头焊接，会给器壁一附加 弯矩，法兰刚度小，适用于压
力较低、直径较小时；
26
缠绕式垫片
金属缠绕垫片属外购标准件，用于乙型平焊与长颈对焊法 兰，图样上应注明其标记。
27
缠绕式垫片标记
28
③金属垫片
材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。 常用是软铝、紫铜、软钢、蒙耐尔合金(含Ni67％， Cu30％，Cr4～5％)钢等。 有八角形金属垫片、透镜金属垫片等。 主要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。
38
b.法兰的公称压力
与最大操作压力、操作温度以及材料有关。 定义：以16MnR制法兰在200℃时的最大允许工作压力作为 该法兰的公称压力PN。 如公称压力为PN0.6MPa的法兰，指用材料16MnR制法兰在 200℃时，最大允许工作压力为0.6MPa。 若法兰材料优于16MnR或 t<200℃，则法兰的最大允许工作 压力可能高于公称压力PN。
1.根据内径、设计压力初选甲型平焊法兰。 2.根据操作温度、设计压力和所用材料，应按公称压力为 0.6MPa查选尺寸。 3.根据DN=1000mm，PN=0.6MPa查表10-1用甲型平焊法兰、 平面密封面，垫片用石棉橡胶板。
4.法兰的各部尺寸从相关表中查。
43
⑸容器法兰标记
44
例1：法兰C-T 800-1.6 JB/T4702－2000表示 PN=1.6MPa，DN=800mm的衬环榫槽密封面乙型 平焊法兰的榫面法兰。 例2：法兰-RF1000-2.5/78-155 JB/T4703－2000表示 PN=2.5MPa，DN=1000mm的平面密封面长颈对焊 法兰，其法兰厚度改为78mm（标准值68）。
23
⑶垫片性能
垫片性能：主要考虑变形能力和回弹能力，回弹能力大的， 适应范围广，密封性能好，注意回弹能力仅取决于弹性变 形，与塑性变形无关。 按材料分常用垫片有三种。最常用垫片分为：非金属、金 属、非金属与金属混合制的垫片。
24
①非金属软垫片
耐油石棉橡胶板（GB/T539-1995)。 石棉橡胶板（GB/T3958-1995)。 柔软，耐腐蚀性好，但耐温度和压力性能较金属垫片差。 只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。
45
⑹压力容器法兰用双头螺柱
有A型和B型两种； A型螺柱无螺纹部分 的直径d2等于螺纹外径； B型螺柱无螺纹部分 的直径d2等于螺纹根部 直径d1，且中间无螺纹 部分与螺纹段之间有过 渡圆弧r； 温差较大时，应选用B 型螺柱。
46
§10-2 管法兰标准
同样公称直径的容器法兰和管法兰的尺寸不相同， 不能互相代用； 管法兰的型式除平焊、对焊法兰外，还有整体法兰、 承插焊法兰、活套法兰、螺纹法兰等； 管法兰标准查选方法、步骤同压力容器法兰； 现行管法兰标准GB/T9112～9124-2000，化工部标 准HG20592～HG20635-97；
带衬环的甲型平焊法兰
碳钢法兰，不锈钢衬环 不锈钢筒体
36
带衬环的法兰
开十字通孔是 为了检查衬环 与法兰之间焊 缝的严密性。
37
⑶压力容器法兰的尺寸系列
①压力容器法兰尺寸系列表中的两个基本参数
表11-3，法兰类型由公称直径DN和公称压力PN两个基本 参数决定。
a.公称直径
压力容器法兰的公称直径指与其相配的筒体或封头的内 径； 例如DN 1000mm的压力容器，配用的压力容器法兰为DN 1000mm的压力容器法兰。
50
长颈对焊法兰(JB 4703-92)
34
⑵压力容器法兰的结构
按密封面形式分： ⑴光滑面型密封面 ⑵凹凸面型密封面 ⑶榫槽面型密封面
共三种类型，
八种结构。
问题：不锈钢容器选配容器法兰时，应选什么材料的容
器法兰？
35
带衬环的法兰
平焊与对焊法兰都有带 衬环的与不带衬环的两 种。 当设备是由不锈钢制作 时，从经济角度考虑宜 采用碳钢或低合金钢制 法兰加不锈钢衬环，可 以节省不锈钢。
⑴螺栓预紧力
预紧力使垫片压紧并实现初始密封。预紧力增大 则密封性提高，但预紧力过大垫片易被压坏或挤 出，所以预紧力要适当。 当需要预紧力一定时，采取增加螺栓个数、减小 螺栓直径对密封有利。
15
⑵密封面
常用的密封面形式：
平面、凹凸面、榫槽面、全平面与环连接面等。
(a)
(b)
(c)
(d)
16
①平面型密封面（RF）
2
§10-1 压力容器法兰连接
3
一、法兰连接密封的密封原理 ⑴法兰连接的结构
法兰连接由一对法兰、一个垫片、数对螺栓螺母组成。
（甲、乙型平焊，对焊）；
根据设计压力P、设计温度t及法兰材料查表10-10及10-11 选定公称压力PN； 由PN、DN查表10-1验证初选的法兰类型是否正确； 根据选定的PN、DN查表，确定法兰尺寸。
42
例：塔身与封头的法兰。塔内径1000mm，操作温度 280℃，设计压力0.2MPa，材料为Q235-A。
若法兰材料比16MnR差或t<200℃，则法兰的最大允许工作 压力可能低于公称压力PN。
39
40
为操作温度300℃，设计压力0.6MPa的容器选配法兰。
材料为Q235-C、20R、16MnR时取公称压力PN=1.0MPa。 材料为20MnMo锻件时取公称压力PN=0.6MPa。
41
⑷容器法兰尺寸的查取方法
12
⑵螺纹法兰
整体性介于整体法兰和松式 法兰之间。 螺纹法兰：法兰和管壁通过
螺纹进行连接，法兰对管壁
产生的附加应力较小。常用 于高压管道。
13
按形状分类
圆形法兰最常见，方形法兰利于管子排列紧凑，椭
圆形法兰常用于阀门和小直径的高压管子上。
14
三、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 面型式、垫片性能、法兰刚度、操作条件。
10
⑵对焊法兰
又称高颈法兰或长颈法兰。
长颈提高法兰刚性，厚度比筒体厚，降低根部弯曲应力。
对接焊缝，比平焊法兰的角焊缝强度好。 对焊法兰适用于压力、温度较高或设备直径较大的场合。
11
2. 松式法兰 ⑴活套法兰
法兰不直接固定在壳体上或虽然固定而不能保证法兰与壳 体作为一个整体承受螺栓载荷的结构。
法兰盘可用不同材料，用于铜制、铝制、陶瓷、石墨及其 非金属材料的设备或管道上。 受力后无附加弯曲应力，只适用于压力较低场合。
⑵乙型平焊法兰：有一厚度大
于器壁的短筒节，无附加力矩， 法兰刚度较大，适用于压力较 高、直径较大时。 由表11-3，甲、乙型平焊法兰
互补。
33
②对焊法兰
长颈对焊法兰：有厚度更 大的颈，刚性大。
对接焊缝。
适用于更高压力范围(PN 0.6MPa～6.4MPa)和直径 范围(DN300mm～ 2000mm)，适用温度范围 为-20℃～450℃。
7
二、法兰类型
整体法兰 按整体性质程度 松式法兰 任意式法兰 平焊法兰 对焊法兰
法兰类型
按形状
圆形
方形 椭圆形
8
压力容器法兰
长颈对焊法兰
盲板法兰
方形法兰
盲板法兰（人、手孔盖）
1. 整体法兰 ⑴平焊法兰
平焊管法兰
平焊容器法兰
制造容易，应用广泛，但刚性较差。
法兰附近筒壁的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以平 焊法兰适用的压力范围较低（PN ＜4.0MPa）。
光滑平面，可车制密纹水线。
优点：结构简单，加工方便，
便于进行防腐衬里。 缺点：接触面积大，预紧时 垫片容易往两边挤，不易压 紧。 用于压力不高且介质无毒的 场合， PN≤1.6MPa。
17
②凹凸型密封面（MF、M）
凸面和凹面相配合，凹面上放置垫片，防止垫片被挤出，
适用于压力较高的场合。PN≤6.4MPa、DN≤800MPa。
标记：垫片： 如：1000-2.5 JB/T4704-2000。
25
②金属与非金属混合制垫片
金属包垫片用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni9等）将非 金属包起来； 金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕 制而成。有不带定位圈和带定位圈两种。
兼具金属和非金属两种垫片的优点，适用于温度与压力波 动的场合。
20
⑤环连接面（RJ）
密封面为等腰梯形，密封面小，密封效果好，采用金属八
角垫片。
主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上，适用压力范围为 （6.3MPa≤PN≤25.0MPa）。
21
⑥其他类型密封面
高压容器和高压管道常用球面（透镜）和椭圆 或八角形截面金属垫片。
22
高 压 锥 面 型 螺 纹 连 接 的 法 兰
(a)
(b)
(c)
平间隙，形成初始密封条件——预紧密封比压。
密封比压：垫片单位截面面积上受到的压力。
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操作时，由于设备升压，螺栓受到拉伸 ，而降低了密封面 间的压紧力，若密封比压下降至某一临界值以下，介质将发 生泄漏。
要使得密封元件在操作压力作用下，仍然保持密封不漏，垫 片应有足够回弹，能补偿变形，这时候密封比压值至少不小 于工作密封比压值。 密封比压主要决定于垫片材质、结构和尺寸。 垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大， 螺栓和法兰尺寸也越大，所以垫片不应过宽，更不应该把整 个法兰面都铺满垫片。
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四、压力容器法兰标准
JB/T4700～47042000
⑴压力容器法兰的类型
30
压力容器法兰分类
有三种形式：
甲型平焊法兰
乙型平焊法兰
长颈对焊法兰
31
压 力 容 器 法 兰 分 类
32
①平焊法兰
⑴甲型平焊法兰：直接与筒体
或封头焊接，会给器壁一附加 弯矩，法兰刚度小，适用于压
力较低、直径较小时；
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缠绕式垫片
金属缠绕垫片属外购标准件，用于乙型平焊与长颈对焊法 兰，图样上应注明其标记。
27
缠绕式垫片标记
28
③金属垫片
材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。 常用是软铝、紫铜、软钢、蒙耐尔合金(含Ni67％， Cu30％，Cr4～5％)钢等。 有八角形金属垫片、透镜金属垫片等。 主要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。
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b.法兰的公称压力
与最大操作压力、操作温度以及材料有关。 定义：以16MnR制法兰在200℃时的最大允许工作压力作为 该法兰的公称压力PN。 如公称压力为PN0.6MPa的法兰，指用材料16MnR制法兰在 200℃时，最大允许工作压力为0.6MPa。 若法兰材料优于16MnR或 t<200℃，则法兰的最大允许工作 压力可能高于公称压力PN。
1.根据内径、设计压力初选甲型平焊法兰。 2.根据操作温度、设计压力和所用材料，应按公称压力为 0.6MPa查选尺寸。 3.根据DN=1000mm，PN=0.6MPa查表10-1用甲型平焊法兰、 平面密封面，垫片用石棉橡胶板。
4.法兰的各部尺寸从相关表中查。
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⑸容器法兰标记
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例1：法兰C-T 800-1.6 JB/T4702－2000表示 PN=1.6MPa，DN=800mm的衬环榫槽密封面乙型 平焊法兰的榫面法兰。 例2：法兰-RF1000-2.5/78-155 JB/T4703－2000表示 PN=2.5MPa，DN=1000mm的平面密封面长颈对焊 法兰，其法兰厚度改为78mm（标准值68）。
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⑶垫片性能
垫片性能：主要考虑变形能力和回弹能力，回弹能力大的， 适应范围广，密封性能好，注意回弹能力仅取决于弹性变 形，与塑性变形无关。 按材料分常用垫片有三种。最常用垫片分为：非金属、金 属、非金属与金属混合制的垫片。
24
①非金属软垫片
耐油石棉橡胶板（GB/T539-1995)。 石棉橡胶板（GB/T3958-1995)。 柔软，耐腐蚀性好，但耐温度和压力性能较金属垫片差。 只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。
45
⑹压力容器法兰用双头螺柱
有A型和B型两种； A型螺柱无螺纹部分 的直径d2等于螺纹外径； B型螺柱无螺纹部分 的直径d2等于螺纹根部 直径d1，且中间无螺纹 部分与螺纹段之间有过 渡圆弧r； 温差较大时，应选用B 型螺柱。
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§10-2 管法兰标准
同样公称直径的容器法兰和管法兰的尺寸不相同， 不能互相代用； 管法兰的型式除平焊、对焊法兰外，还有整体法兰、 承插焊法兰、活套法兰、螺纹法兰等； 管法兰标准查选方法、步骤同压力容器法兰； 现行管法兰标准GB/T9112～9124-2000，化工部标 准HG20592～HG20635-97；
带衬环的甲型平焊法兰
碳钢法兰，不锈钢衬环 不锈钢筒体
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带衬环的法兰
开十字通孔是 为了检查衬环 与法兰之间焊 缝的严密性。
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⑶压力容器法兰的尺寸系列
①压力容器法兰尺寸系列表中的两个基本参数
表11-3，法兰类型由公称直径DN和公称压力PN两个基本 参数决定。
a.公称直径
压力容器法兰的公称直径指与其相配的筒体或封头的内 径； 例如DN 1000mm的压力容器，配用的压力容器法兰为DN 1000mm的压力容器法兰。
50
长颈对焊法兰(JB 4703-92)
34
⑵压力容器法兰的结构
按密封面形式分： ⑴光滑面型密封面 ⑵凹凸面型密封面 ⑶榫槽面型密封面
共三种类型，
八种结构。
问题：不锈钢容器选配容器法兰时，应选什么材料的容
器法兰？
35
带衬环的法兰
平焊与对焊法兰都有带 衬环的与不带衬环的两 种。 当设备是由不锈钢制作 时，从经济角度考虑宜 采用碳钢或低合金钢制 法兰加不锈钢衬环，可 以节省不锈钢。
⑴螺栓预紧力
预紧力使垫片压紧并实现初始密封。预紧力增大 则密封性提高，但预紧力过大垫片易被压坏或挤 出，所以预紧力要适当。 当需要预紧力一定时，采取增加螺栓个数、减小 螺栓直径对密封有利。
15
⑵密封面
常用的密封面形式：
平面、凹凸面、榫槽面、全平面与环连接面等。
(a)
(b)
(c)
(d)
16
①平面型密封面（RF）
2
§10-1 压力容器法兰连接
3
一、法兰连接密封的密封原理 ⑴法兰连接的结构
法兰连接由一对法兰、一个垫片、数对螺栓螺母组成。