法兰(Flange)在管道系统中可与垫片、螺栓配合使用,可用于管端之间的连接,也可用于两个设备之间的连接,法兰在化工、石油、机械、市政及水利行业的设备和管道上应用广泛。
关于法兰的术语,笔者查询未果(ISO 7005-1:2011为全英文)。百度百科对法兰的解释为:
法兰(Flange),又叫法兰凸缘盘或突缘。法兰是轴与轴之间相互连接的零件,用于管端之间的连接;也有用在设备进出口上的法兰,用于两个设备之间的连接,如减速机法兰。
现行《石油化工配管工程术语》(SH/T 3051-2004)中对法兰的术语定义如下:
2.4.1 法兰(Flange),用于连接管子、设备等的带螺栓孔的突缘形元件。
本号从法兰密封面水线开始,先后聊了聊法兰的平焊和对焊(连接方式)、法兰密封面、法兰垫片,本期重点介绍国标法兰的类型。
图1 法兰(来自网络)
如图1所示,我们可以模糊的看到该法兰的标记:ANSI B16.5 2″ WN RF 150LB 304等信息,可以得到这是个美标法兰,口径2″,对焊法兰,突面密封面,150LB压力等级,304不锈钢制成。因此,标准体系非常重要。
目前我国管法兰的标准有:国家标准GB、化工部标准HG、机械部标准JB和石油化工标准SH等。上述法兰体系最全面的标准为化工行业标准,在自身标准体系中可以做到法兰的闭环选型设计,无需再参照其他标准,且对法兰垫片和紧固件的选配有专门的章节论述,方便设计人员选型。
1. 国标法兰体系沿袭(GB管法兰)
1988年,我国开始国标的管法兰体系的制定,从GB 9112-88到GB 9123-88,废止了原《一般用途管法兰连接尺寸》(GB 2555-81)、《一般用途管法兰密封面形状和尺寸》(GB 2556-81),各标准主要按照法兰的类型来制定。88标准对当时进、出口设备的配套极具重要的意义。
2000年、2010年,对上述标准进行修编,修编后为推荐标准。
2019年,我国将从GB/T 9112~9124-2010等13项、按照法兰类型的不同制定的的标准,根据法兰公称压力系列整合为2项,欧洲体系(PN系列)和美洲体系(Class系列),分别为:
《钢制管法兰 第1部分:PN系列》(GB 9124.1-2019)
《钢制管法兰 第2部分:Class系列》(GB 9124.2-2019)
最新版法兰国家标准的编写规则已经和化工标准十分类似,基本上可以代替化工行业标准。
2. 法兰类型(GB管法兰)
个人认为,法兰是按照结构型式和与管子的连接方法(对焊、平焊、承插焊、螺纹)组合分类的,如带颈螺纹法兰:其结构型式为带着脖子、连接方式为螺纹连接,故称带颈螺纹法兰。每个类型中又根据密封面的不同做了区分。以PN系列为例,国标法兰共分为12种,各类型如下(为便于区分,本文按照连接方式的不同,分为6个大类):
2.1 整体式
1. 整体式法兰(代号IF)
整体法兰是跟设备连在一起的法兰,如阀门上的法兰,这个法兰与阀门是一个整体,不是通过焊接连接上的,如图2所示。整体法兰多用在设备的制造中,在管道设计中几乎不采用。
图2 整体式法兰(IF)
密封面有:平面(FF)、突面(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)、O形圈面(OSG)、环连接面(RJ)。
2.2 螺纹连接
2. 带颈螺纹法兰(Th),如图3所示。
图3 带颈螺纹法兰(Th)
密封面有:平面(FF)、突面(RF)。
2.3 承插焊连接
3. 带颈承插焊法兰(SW),如图4所示。
图4 带颈承插焊法兰(SW)
密封面有:平面(FF)、突面(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)、O形圈面(OSG)、环连接面(RJ)。
2.4 对焊连接
4. 对焊法兰(WN),如图5所示。
图5 对焊法兰(WN)
密封面有:平面(FF)、突面(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)、O形圈面(OSG)、环连接面(RJ)。
5. A型对焊板式松套法兰(PL/W-A),如图6所示。
图6 A型对焊板式松套法兰(PL/W-A)
密封面有:突面(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)、O形圈面(OSG)。
6. B型对焊板式松套法兰(PL/W-B),如图7所示。
图7 B型对焊板式松套法兰(PL/W-B)
密封面有:突面(RF)。
7. 管端翻遍板式松套法兰(PL/P-A),如图8所示。
图8 管端翻遍板式松套法兰(PL/P-A)
8. 翻边短节板式松套法兰(PL/P-B),如图9所示。
图9 翻边短节板式松套法兰(PL/P-B)
2.5 平焊连接
9. 带颈平焊法兰(SO),如图10所示。
图10 带颈平焊法兰(SO)
密封面有:平面(FF)、突面(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)、O形圈面(OSG)。
10. 板式平焊法兰(PL),如图11所示。
图11 板式平焊法兰(PL)
密封面有:平面(FF)、突面(RF)。
11. 平焊环板式松套法兰(PL/C),如图12所示。
图12 平焊环板式松套法兰(PL/C)
密封面有:突面(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)、O形圈面(OSG)。
2.6 堵头
12. 法兰盖(BL),如图13所示。
图12 法兰盖(BL)
密封面有:平面(FF)、突面(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)、O形圈面(OSG)、环连接面(RJ)。
3. 上述分类与GB9124.1的对应关系
上述类型的顺序与GB 9124的分类对应关系,如图13所示。
图13 本文法兰分类顺序与GB 9124的对应关系
4. 法兰的标记
除整体式法兰外,每个法兰应采用钢印、激光等永久性标志的方法,在法兰的外圆柱表面标出清晰、可见的标志,如图1所示。
标志内容包括:制造商、规范编号(不带年号)、类型代号、公称尺寸和压力、材料等。
设计图纸和法兰上的标记规定如下:
公称尺寸、压力、型式、密封面、配管、材料及标准号,如:
DN 400-PN25 WN RF Ⅱ Q235A GB/T 9124.1
DN400:公称尺寸400mm;
PN25:公称压力2.5Mpa
WN:对焊法兰
RF:突面密封面
Ⅱ:法兰接二系小外径米制管
Q235A:法兰材质为Q235A
GB/T 9124.1:执行标准(不带年号)