法蘭密封是由法蘭、螺栓、墊片共同作用實現(xiàn)的。法蘭的剛度及密封面型式、螺栓預(yù)緊力、墊片性能都直接影響法蘭的密封效果。管道位移對法蘭產(chǎn)生附加力或力矩,對法蘭密封也有不良影響。
1. 設(shè)備配對法蘭
國外設(shè)備結(jié)構(gòu)材料與國內(nèi)材料機(jī)械性能不盡相同,溫度壓力值亦存在差異。以碳鋼API閥為例。如果簡單配用20號碳鋼相當(dāng)壓力等級法蘭,很可能出現(xiàn)法蘭密封失效。因為20號鋼強(qiáng)度較A105鋼低,許用壓力值也低。解決辦法是核對20號鋼溫度壓力值是否符合要求,采用強(qiáng)度與A105鋼相當(dāng)?shù)牟牧希ㄈ?5號鋼、16Mn鋼)。
2. 管道等級分界處金屬墊選用
為避免異種鋼焊接,不同材料等級管道多在法蘭連接處分界。高壓力等級法蘭往往采用金屬墊以承受較高的密封比壓。而金屬墊硬度應(yīng)比法蘭密封面硬度至少低HB30,因此,不同材料法蘭連接,墊片(圈)應(yīng)按低硬度法蘭選用。否則,低硬度法蘭密封面容易受到損傷,導(dǎo)致密封失效。
3. 法蘭密封副匹配
法蘭密封副是由法蘭、螺栓、墊片組成的密封結(jié)構(gòu)的總稱,各組成件的正確匹配也影響密封效果。對某些有毒、易燃介質(zhì)管法蘭,為防止泄漏,規(guī)范有最低壓力等級的要求,即使操作溫度及壓力不高,甚至遠(yuǎn)低于規(guī)定等級,螺栓、墊片材料應(yīng)與之配套,以防螺栓預(yù)緊力達(dá)不到法蘭墊片所需初始密封比壓要求,或墊片產(chǎn)生過度變形。
4. 管道位移的影響
法蘭出現(xiàn)撓性變形,使墊片受力不均,造成密封副失效。就現(xiàn)象看,是法蘭剛度不夠,其本質(zhì)是管道位移對法蘭產(chǎn)生附加力和力矩。對苛刻工況,可應(yīng)用管道應(yīng)力分析軟件對法蘭連接進(jìn)行泄漏分析驗算。