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什麼是法蘭

什麼是法蘭

法蘭是連接軸與軸的零件,用於管端之間的連接;也用於設備進出口兩台設備之間的連接,如減速機法蘭。法蘭連接或法蘭接頭是指以法蘭、墊片和螺栓為一組組合密封結構的可拆卸連接。管道法蘭是指管道裝置中用於配管的法蘭,對於設備來說是指設備的進出口法蘭。法蘭上有孔,螺栓使兩個法蘭緊密連接。法蘭用墊片密封。法蘭分為螺紋連接(螺紋連接)法蘭、焊接法蘭和卡箍法蘭。法蘭成對使用,低壓管道可採用螺紋法蘭,四公斤以上壓力採用焊接法蘭。在兩塊法蘭盤之間加墊片,然後用螺栓緊固。不同壓力的法蘭厚度不同,使用的螺栓也不同。

法蘭材質:

不銹鋼 

  • 0Cr18Ni9,00Cr19Ni10,0Cr25Ni20,0Cr18Ni10Ti,00Cr17Ni14Mo2,F304/304L,F316/316L,F321,F321H,F317L,F310;
  • A182 F44(UNS31254)、1.4404、1.4307、1.4541、1.4571.

雙工和超雙工

  • A812 F51/UNS1803、F53/UNS32750、F55/UNS32760、1.4426、1.4410.

碳鋼

  • 20#,A105,A350 LF1/LF2/LF3,MSS SP44和A694 F42/46/52/60/65/70.

合金鋼

  • A182 F1/F5a/F9/F11/F12/F22/F91.

其他

  • 銅鎳合金、鈦、鋁、蒙乃爾合金、鎳鈷合金、哈氏合金等特種資料.

法蘭製造標準:

  • GB/T9112-9124、GB/T13402、GB/T3406、HG/T20615-20623、HG/T20592-20605、JPI-7S-15、DIN、AWWAC207、API、ASME B16.5/B16.47/B16.36/B16.48、JIS220/2238、EN1092-1

法蘭壓力率

每個標準中的許多法蘭都分為“壓力等級”,具體取決於能夠承受的不同壓力率。根據 ASME 指定,最常見的法蘭壓力等級為 #150、#300、#600、#900、#1500、#2500 和 #3000。對於其他標準,如 DIN,壓力等級由首字母縮寫詞 PN 定義,例如 PN10、PN16、PN20、PN25、PN40、PN50、PN100、PN150、PN250 或 PN420。不同壓力等級的法蘭通常不可互換。

法蘭類型

對焊法蘭

stainless steel weld neck flange 300x244 1 - 什麼是法蘭 .    weld neck flange - 什麼是法蘭

帶頸焊接法蘭 (“WN”) 具有可與管道焊接的長錐形輪轂。

對焊法蘭在長錐形輪轂上很容易識別,從管道或配件逐漸延伸到壁厚。

長錐形輪轂為在涉及高壓、零下和/或高溫的多種應用中使用提供了重要的加強。由錐度影響的法蘭厚度到管道或管件壁厚的平滑過渡是非常有益的,在重複彎曲的情況下,由線膨脹或其他可變力引起。

這些法蘭經過鑽孔以匹配匹配管道或配件的內徑,因此不會限制產品流量。這可以防止接頭處的湍流並減少侵蝕。它們還通過錐形輪轂提供出色的應力分佈,並且易於進行射線照相以進行缺陷檢測。

這種法蘭類型將通過單個全焊透 V 型焊縫(對焊)焊接到管道或管件上。

長焊頸

long weld neck flange - 什麼是法蘭

長對焊法蘭 (“LWN”) 與對焊法蘭類似,不同之處在於頸部(錐形輪轂)是延伸的,並且起到鑽孔延伸的作用。

長對焊法蘭通常用於容器、柱或桶上。這些法蘭類型也可用於重型桶 (HB) 和等桶 (E) 類型。

滑動法蘭

slip on flange - 什麼是法蘭     slip on flange - 什麼是法蘭

滑套法蘭通過兩個角焊縫連接到管道或管件上,一個在法蘭的腔內,一個在法蘭的腔外。

內壓下滑動法蘭的計算強度約為對焊法蘭的三分之二,疲勞壽命約為後者的三分之一。

與管道的連接是通過 2 個角焊縫完成的,在法蘭的外側和內側也是如此。

圖像上的 X 測量值約為:
管道壁厚 + 3 毫米。

這個空間是必要的,在焊接過程中不會損壞法蘭面。

法蘭的一個缺點是,該原理總是首先必須焊接管道,然後再進行配件。法蘭和彎頭或法蘭和三通的組合是不可能的,因為命名的配件沒有一個直端,它完全滑入滑動法蘭。

焊頸與法蘭滑動

從長遠來看,使用滑動法蘭製成的法蘭接頭比使用對焊法蘭製成的連接更脆弱(在類似的使用條件下)。這似乎是由於以下事實:

  • 帶頸對焊法蘭具有錐形輪轂,在承插焊法蘭中沒有,它可以更均勻地分佈管道和法蘭之間的機械應力
  • 一個焊接頸接頭作為一個焊接區域而不是兩個(承插焊法蘭)。

對焊法蘭的另一個優點是它可以連接到管道和配件,而承插焊法蘭僅適用於管道。

螺紋法蘭

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螺紋法蘭通過將管道(具有外螺紋,通常根據 ASME B1.20.1的 NPT )擰到法蘭上而連接到管道,無需縫焊(但在某些情況下,應用小焊縫以增加連接強度)。

螺紋法蘭用於特殊情況,其主要優點是無需焊接即可連接到管道上。有時密封焊縫也與螺紋連接一起使用。

儘管大多數尺寸和壓力等級仍然可用,但今天的螺紋接頭幾乎只用於較小的管道尺寸。

螺紋法蘭或管件不適用於壁厚較薄的管道系統,因為無法在管道上切割螺紋。因此,必須選擇更厚的壁厚……什麼更厚?

ASME B31.3 管道指南說:
如果鋼管有螺紋並用於 250 psi 以上的蒸汽服務或 100 psi 以上且水溫高於 220° F 的水服務,則管道應是無縫的,並且其厚度至少等於計劃表ASME B36.10 的 80。

承插焊法蘭

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承插焊法蘭使用在法蘭外側執行的單個角焊連接到管道(不同於需要兩次焊接的滑動法蘭類型)。

承插焊法蘭最初開髮用於小型高壓管道。它們的靜態強度與滑動式法蘭相同,但其疲勞強度比雙焊接滑動式法蘭高 50%。

與管道的連接在法蘭外側通過 1 個角焊縫完成。但在焊接之前,必須在法蘭或管件與管道之間留出空間。

ASME B31.1 1998 127.3 焊接準備 (E) 承插焊總成說:
在焊接前的接頭組裝中,管子或管子應插入承插口至最大深度,然後拔出約 1/16 英寸(1.6 毫米) ) 遠離管端與承口肩部之間的接觸。

承插焊底部間隙的目的通常是減少焊縫金屬凝固過程中可能出現的焊縫根部殘餘應力。該圖顯示了膨脹間隙的 X 測量值。

這種法蘭的缺點是必須製造間隙。由於腐蝕產物,主要在不銹鋼管道系統中,管道和法蘭之間的裂縫會產生腐蝕問題。在某些過程中也不允許使用這種法蘭。我不是這方面的專家,但在互聯網上,你會找到很多關於腐蝕形式的信息。

同樣對於這個法蘭計數,該原則始終首先必須焊接管道,然後只是一個配件。

搭接法蘭

laop joint flange - 什麼是法蘭 lapjoint and stub end - 什麼是法蘭

搭接法蘭具有平面,並且總是與短管端一起使用。

搭接法蘭與本頁上命名的任何其他法蘭具有所有相同的通用尺寸,但它沒有凸面,它們與“搭接接頭短端”結合使用。

除了法蘭面和孔相交處的半徑以容納短管端的法蘭部分外,這些法蘭幾乎與滑動法蘭相同。

它們的保壓能力比滑動法蘭好一點(如果有的話),並且組件的疲勞壽命僅為對焊法蘭的十分之一。

它們可以在所有壓力下使用,並且可以在全尺寸範圍內使用。這些法蘭滑過管道,沒有焊接或以其他方式固定在管道上。螺栓壓力通過法蘭對管搭接(Stub End)背面的壓力傳遞到墊圈。

搭接法蘭具有一定的特殊優勢:

  • 圍繞管道自由旋轉有助於對齊相對的法蘭螺栓孔。
  • 不與管道中的流體接觸通常允許使用帶有耐腐蝕管道的廉價碳鋼法蘭。
  • 在快速腐蝕或腐蝕的系統中,法蘭可以回收再利用。

盲法蘭

blind flange - 什麼是法蘭

與上面看到的所有法蘭類型相反,盲法蘭沒有中心孔,用於封閉或密封管道、閥門/壓力容器並阻止流體流動。

盲法蘭製造時不帶孔,用於封閉管道、閥門和壓力容器開口的末端。

從內部壓力和螺栓載荷的角度來看,盲法蘭,尤其是較大尺寸的法蘭,是應力最高的法蘭類型。

然而,這些應力大部分是靠近中心的彎曲類型,並且由於沒有標準的內徑,這些法蘭適用於更高壓力溫度的應用。

特殊類型的法蘭

尼普法蘭

Nipoflange1 - 什麼是法蘭

Nipoflange用於90度支管,是焊接頸法蘭與鍛造Nipolet組合而成的產品

然而,Nipoflange 是堅固的單件鍛鋼,而不是將兩種不同的產品焊接在一起。

安裝 Nipoflange 時,管道工作人員必須將設備的 Nipolet 部分焊接在下管上,並將法蘭部分用螺栓固定在支管的法蘭上。

Nipoflange 有不同的材料可供選擇,例如碳鋼 ASTM A105(高溫工況)、ASTM A350(低溫碳鋼)、ASTM A182(不銹鋼等級,包括雙相和超級雙相)和鎳合金(鉻鎳鐵合金、鉻鎳鐵合金) 、哈氏合金等)。

Nipoflange 也以增強型製造,與標準 Nipoflange 相比,它具有額外的機械強度。

焊接法蘭

weldoflange2 - 什麼是法蘭

Weldoflange 在概念上類似於 Nipoflange,因為它們是對焊法蘭和 支管接頭連接 (在本例中為Weldolet )的組合。焊接法蘭由單塊實心鍛鋼製成,而不是將單獨的零件焊接在一起。

ELBOFLANGE 和 LATROFLANGE

其他不太常見的法蘭 Olets 類型是所謂的 Elboflange(法蘭和 Elbolet 的組合)和“Latroflange”(法蘭與 Latrolet 的組合)。Elboflanges 用於在 45 度處分支管道。

elbowflange - 什麼是法蘭

旋轉法蘭

旋轉環法蘭便於兩個配合法蘭之間的螺栓孔對齊,這一功能在許多情況下都有幫助,例如安裝大直徑管道、海底和海上管道、淺水管道工程和類似環境。旋轉法蘭適用於石化和水管理應用中的石油、天然氣、碳氫化合物、水、化學品和其他要求苛刻的流體。

例如,在大直徑管道的情況下,管道的一端裝有標準的對焊法蘭,另一端裝有旋轉法蘭:只需旋轉管道上的旋轉法蘭,操作員即可可以更輕鬆快捷地實現螺栓孔的完美對齊。

旋轉環法蘭的主要標準是 ASME/ANSI、DIN、BS、EN、ISO 等。石化應用最常見的標準是 ANSI/ASME B16.5 或 ASME B16.47。

Swivel flange - 什麼是法蘭

旋轉法蘭可提供所有常見法蘭的標準形狀,即對焊、套接、搭接、承插焊等,所有材料等級和廣泛的尺寸範圍(尺寸可以從 3/8” 到60” 和 壓力等級 從 150 到 2500)。

旋轉法蘭可以用碳鋼 (ASTM A105)、合金鋼 (ASTM A182 F1、A182 F5、A182 F9、A182 F91) 和不銹鋼 (ASTM A182 F304、A182 F304L、A182 F316、A182 F316L) 製造。

擴展法蘭(“擴展器”)

expander flange - 什麼是法蘭

膨脹法蘭或“膨脹法蘭”用於 將管道的孔徑 從一個特定點增加到另一個點,或將管道連接到其他機械設備,例如具有不同入口尺寸的泵、壓縮機和閥門。

圖中所示的擴口法蘭是對焊法蘭,非法蘭端有較大的孔。

膨脹法蘭可用於將管道孔徑 僅增加一個或最多兩個尺寸,而不是更多 (例如:從 2 到 3 或最大 4 英寸)。

與對焊異徑 管和標準法蘭的組合(這是管孔增加超過 2 個尺寸的標準解決方案)相比,膨脹法蘭是一種更便宜(更輕)的解決方案 。

膨脹法蘭最常見的材料是 A105(高溫碳鋼)、A350 (LTCS) 和 ASTM A182(不銹鋼及以上)。
膨脹法蘭的額定壓力和尺寸符合 ANSI/ASME B16.5 規範,並提供凸面或平面(RF、FF)。

expanding flange - 什麼是法蘭
ASME 膨脹法蘭的圖紙。

異徑法蘭 (“異徑”)

reducer flange - 什麼是法蘭

異徑法蘭

異徑法蘭,也稱為異徑法蘭,具有與上面看到的膨脹法蘭相反的功能,即 它們用於減小管道的孔徑

運行管的孔徑可以安全地減少 1 或 2 個尺寸(否則必須使用基於對焊異徑管和標準法蘭組合的解決方案)。

異徑法蘭有大多數尺寸和材料等級,通常沒有現貨供應。

異徑法蘭在規格、尺寸和材料等級方面與膨脹法蘭遵循相同的考慮。

法蘭面分類:

定義法蘭的另一個重要參數是法蘭面。存在五種主要 類型的法蘭面 ,可以在下面看到。

flanges product 3 en - 什麼是法蘭

  • 平面 (FF): 平面法蘭的墊片表面與螺栓連接的圓面處於同一平面。使用平面法蘭的應用通常是配合法蘭或法蘭接頭由鑄件製成的應用。
  • 凸面 (RF): 凸面法蘭是加工廠應用中最常見的類型,並且易於識別。它被稱為凸面,因為墊片表面高於螺栓連接的圓面。這種表麵類型允許使用多種墊片設計組合,包括平環片類型和金屬複合材料,如螺旋纏繞和雙夾套類型。
  • 環型接頭 (RTJ): 它們的表面有凹槽,鋼環墊圈。當擰緊螺栓時,法蘭密封,將法蘭之間的墊圈壓縮到凹槽中,使墊圈變形以形成金屬對金屬的密封。
  • 榫槽 (T&G): 此法蘭的榫槽面必須匹配。一個法蘭面在法蘭面上加工了一個凸環(舌),而配合法蘭在其面上加工了一個匹配的凹陷(凹槽)。
  • 公母 (M&F): 這種類型的法蘭也必須匹配。一個法蘭面的面積超出正常法蘭面(外螺紋)。另一個法蘭或配對法蘭的表面加工有一個匹配的凹陷(內螺紋)。

法蘭生產工藝

法蘭生產工藝主要分為鍛造、鑄造、切削、軋製這四種。
(1).  鑄造法蘭和鍛造法蘭
鑄造毛坯的形狀和尺寸準確,加工量小,成本低,但存在鑄造缺陷(氣孔、裂紋和夾雜);鑄件內部結構流線型差(如果是切削件,流線型更差);
鍛造法蘭的含碳量一般比鑄造法蘭低,不易生鏽。鍛件流線型好,組織緻密,力學性能優於鑄造法蘭;
如果鍛造工藝不當,會出現晶粒大或不均勻、硬化裂紋,鍛造成本高於鑄造法蘭。
鍛件比鑄件能承受更高的剪切力和拉力。
鑄造的優點是可以生產更複雜的形狀,成本更低;
鍛件內部組織均勻,鑄件無氣孔、夾雜等有害缺陷;
鑄造法蘭和鍛造法蘭的區別在於生產工藝不同。例如,離心法蘭就是一種鑄造法蘭。
離心法蘭是一種通過精密鑄造生產的法蘭。與普通砂型鑄造相比,離心法蘭的結構要精細得多,質量也有所提高。不易出現結構鬆散、氣孔、砂眼等問題。
首先我們要知道離心法蘭是怎么生產出來的。離心鑄造製作平焊法蘭的工藝及產品特點是具有以下工藝步驟:

  • ① 將選定的原料鋼放入中頻電爐中冶煉,使鋼水溫度達到1600-1700℃;
  • ② 將金屬模具預熱至800-900℃並保持恆溫;
  • ③ 啟動離心機,將步驟①中的鋼水注入步驟②預熱後的金屬模具中;
  • ④ 鑄件自然冷卻至800-900℃,保溫1-10分鐘;
  • ⑤ 用水冷卻至接近常溫,脫模取出鑄件。

下面我們來了解一下鍛造法蘭的生產流程:

flanges process 1 - 什麼是法蘭 flanges process 6 - 什麼是法蘭
鍛造工藝一般由以下工序組成: 下料、加熱、成形、鍛後冷卻。鍛造工藝包括自由鍛、模鍛和模鍛。在生產中,根據鍛件質量和生產批次選擇不同的鍛造方法。
自由鍛生產率低,加工餘量大,但工具簡單,用途廣泛,因此廣泛用於鍛造形狀簡單的單件和小批量鍛件。自由鍛設備包括空氣錘、蒸汽空氣錘和液壓機,分別適用於小、中、大型鍛件的生產。模鍛具有生產率高、操作簡單、機械化、自動化等優點。模鍛件尺寸精度高,加工餘量小,纖維組織分佈更合理,可進一步提高零件的使用壽命。
自由鍛的基本過程:自由鍛時,鍛件的形狀是通過一些基本的變形過程逐漸鍛造成坯的。自由鍛的基本工藝包括鐓粗、拉伸、沖孔、彎曲和切割。

  • 1鐓粗鐓粗是將原坯沿軸向鍛造,以降低其高度,增加其橫截面的過程。該工藝常用於鍛造齒輪毛坯和其他圓盤鍛件。鐓粗可分為全鐓粗和部分鐓粗。
  • 2拉深是一種增加毛坯長度、減小截面的鍛造工藝。通常用於生產軸類零件,如車床主軸、連桿等。
  • 3用沖頭在毛坯上沖出通孔或通孔的鍛造工藝。
  • 4. 將毛坯彎曲成一定角度或形狀的鍛造工藝。
  • 5. 坯料的一部分與另一部分成一定角度旋轉的鍛造過程。
  • 6切割分體毛坯或切割頭的鍛造工藝。

(2). 模鍛
模鍛稱為模型鍛造。將加熱後的坯料放入固定在模鍛設備上的鍛模中進行鍛造。

  • 1模鍛工藝的基本工藝:下料、加熱、預鍛、終鍛、沖孔接皮、切邊、回火、噴丸。常見的工藝包括鐓粗、拉伸、彎曲、沖壓和成型。
  • 2常用模鍛設備:模鍛錘、熱模鍛壓力機、平鍛機、摩擦壓力機等。

一般來說,鍛造法蘭的質量較好。一般採用模鍛生產,晶體結構細,強度高,價格高。

鑄造法蘭和鍛造法蘭都是法蘭的常用製造方法。根據所用部件的強度要求,如果要求不高,也可以選用車削法蘭。
(3). 切割法蘭 法蘭
的內外徑和厚度直接在中間板上切割下來,然後加工螺栓孔和水線。以這種方式生產的法蘭稱為切割法蘭。這種法蘭的最大直徑限於中間板的寬度。
(4). 軋製法蘭
用中板將條子剪斷再捲成圓形的過程稱為軋製,多用於一些大型法蘭的生產中。捲取後,進行水線和螺栓孔的焊接、壓扁和加工。

資源: 法蘭供應商www.tourochina.com

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