12種法蘭類型,13大法蘭基礎(chǔ)知識解讀,系統(tǒng)學習法蘭知識,這一篇就足夠啦!
管法蘭及其墊片、緊固件統(tǒng)稱為法蘭接頭。
應用:
法蘭接頭是工程設(shè)計中使用極為普遍、涉及面非常廣泛的一種零部件。它是配管設(shè)計、管件閥門必不可少的零件,而且也是設(shè)備、設(shè)備零部件(如人孔、視鏡液面計等)中必備的構(gòu)件。此外,其它專業(yè)如工業(yè)爐、熱工、給排水、采暖通風、自控等,也經(jīng)常使用法蘭接頭。
材質(zhì):
鍛鋼、WCB碳鋼、不銹鋼、316L、316、304L、304、321、鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼、鉬二鈦、襯膠、襯氟材質(zhì)。
分類:
平焊法蘭、帶頸法蘭、對焊法蘭、環(huán)連接法蘭、承插法蘭、及盲板等。
執(zhí)行標準:
有GB系列(國家標準)、JB系列(機械部)、HG系列(化工部)、ASME B16.5(美標)、BS4504(英標)、DIN(德標)、JIS(日標)。
國際管法蘭標準體系:
國際上管法蘭標準主要有兩個體系,即以德國DIN(包括原蘇聯(lián))為代表的歐洲管法蘭體系和以美國ANSI管法蘭為代表的美洲管法蘭體系。
除此之外,還有日本JIS管法蘭,但在石油化工裝置中一般僅用于公用工程,而且在國際上影響較小。
1.板式平焊法蘭
板式平焊法蘭(化工標準HG20592、國家標準GB/T9119、機械JB/T81)。
優(yōu)點:
取材方便,制造簡單,成本低,使用廣泛
缺點:
剛性較差,因此不得用于有供需、易燃、易爆和較高真空度要求的化工工藝配管系統(tǒng)和高度、極度危害的場合。
密封面型式有平面和突面。
2.帶頸平焊法蘭
帶頸平焊法蘭屬于國標法蘭標準體系。是國標法蘭(又稱GB法蘭)的其中一種表現(xiàn)形式,是設(shè)備或管道上常用的法蘭之一。
優(yōu)點:
現(xiàn)場安裝較方便,可省略焊縫拍揉傷的工序
缺點:
帶頸平焊法蘭頸部高度較低,對法蘭的剛度、承載能力有所提高。與對焊法蘭相比,焊接工作量大,焊條耗量高,經(jīng)不起高溫高壓及反復彎曲和溫度波動。
3.帶頸對焊法蘭
帶頸對焊法蘭的密封面形式有:
突面(RF)、凹面(FM),凸面(M)、榫面(T),槽面(G),全平面(FF)。
優(yōu)點:
連接不易變形,密封效果好,應用廣泛,適用于溫度或壓力大幅度波動的管道或高溫、高壓及低溫的管道,也用于輸送價格昂貴介質(zhì)、易燃易爆介質(zhì)、有毒氣體的管道上
缺點:
帶頸對焊法蘭的體積龐大,重量笨重,價格昂貴,安裝定位很困難。因此在運輸途中更容易磕碰。
4.整體法蘭
整體法蘭是一種法蘭的連接方式。也是屬于帶頸對焊鋼制管法蘭的一種。材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。
在國內(nèi)各個標準之中,用IF來表示整體法蘭。多用于壓力較高的管道之中。生產(chǎn)工藝一般為鑄造。
在法蘭類型中就是用一個“IF”來表示整體法蘭的類型。
一般為突面(RF),如果在易燃、易爆、高度和極度危害的使用工況之中,則可以選用除了RF面之外的凸凹面(MFM)及榫槽面(TG)的密封面的形式。
5.承插焊法蘭
承插焊法蘭是一端與鋼管焊接另一端用螺栓連接的的法蘭。
密封面形式:
突面(RF)、凹凸面(MFM)、榫槽面(TG)、環(huán)連接面(RJ)
應用范圍:
鍋爐壓力容器、石油、化工、造船、制藥、冶金、機械、沖壓彎頭食品等行業(yè)。
常用于PN≤10.0MPa,DN≤40的管道中。
6.螺紋法蘭
螺紋法蘭是將法蘭的內(nèi)孔加工成管螺紋,并和帶螺紋的管子配套實現(xiàn)連接,是一種非焊接法蘭。
優(yōu)點:
它和平焊法蘭或?qū)阜ㄌm相比,螺紋法蘭具有安裝、維修方便的特點,可在一些現(xiàn)場不允許焊接的管線上使用。合金鋼法蘭有足夠的強度,但不易焊接,或焊接性能不好,亦可選擇螺紋法蘭。
缺點:
在管道溫度變化急劇或溫度高于260℃低于-45℃的條件下,建議不使用螺紋法蘭,以免發(fā)生泄漏。
7.對焊環(huán)松套法蘭
對焊環(huán)松套法蘭是可以活動的法蘭片,一般是配套在給排水配件上,廠家出廠時伸縮節(jié)兩端就各有一片法蘭,直接與工程中的管道、設(shè)備用螺栓連接。
作用:
使用對焊環(huán)松套法蘭的目的一般是為了節(jié)省材料,其結(jié)構(gòu)分成兩部分,管子部分一頭和管道接,一頭做成對焊環(huán)。法蘭盤采用低等級的材料,而管子部分使用和管道一樣的材料,達到節(jié)省材料的目的。
優(yōu)點:
節(jié)約成本。當管材材質(zhì)特殊,價格昂貴時,焊接同樣材質(zhì)的法蘭成本高。
不便于焊接或不便于加工或需要的強度大。如塑料管、玻璃鋼管之類。
便于施工。如連接時法蘭螺栓孔對應不便于找正或者防止日后更換設(shè)備法蘭螺栓孔有變等。
缺點:
承受壓力低。
焊環(huán)處強度低(特別是厚度3mm以下時)
8.平焊環(huán)松套法蘭
平焊環(huán)松套法蘭盤是可以活動的法蘭片。直接與工程中的管道、設(shè)備用螺栓連接。
使用平焊環(huán)松套法蘭盤的目的一般是為了節(jié)省資料,其結(jié)構(gòu)分成兩部分,管子局部一頭和管道接,一頭做成翻邊,法蘭盤部分套在翻邊上。
法蘭盤采用低等級的資料,而管子局部使用和管道一樣的資料,達到節(jié)省資料的目的。
優(yōu)點:
方便于焊接或方便于加工或需要的強度大,如塑料管、玻璃鋼管之類。
便于施工,如連接時法蘭螺栓孔對應方便于找正或者防止日后更換設(shè)備法蘭螺栓孔有變等。
價格高貴時,節(jié)約本錢。當管材材質(zhì)特殊,焊接同樣材質(zhì)的法蘭成本高。
缺點:
接受壓力低。
焊環(huán)處強度低(特別是厚度3mm以下時)
9.法蘭蓋
也稱盲板法蘭、盲板。是中間不帶孔的法蘭,供封住管道堵頭用。
作用與焊接封頭及絲扣管帽是一樣的,只不過盲板法蘭和絲扣管帽可以隨時卸下來,而焊接封頭則不行。
密封面的形式種類較多,有全平面、突面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面。生產(chǎn)主要區(qū)域在孟村一帶。
法蘭蓋密封面:
平面(FF)、突面(RF)、凹凸面(MFM)、榫槽面(TG)、環(huán)連接面(RJ)
10.襯里法蘭蓋
襯里法蘭蓋是一種盲板法蘭,接近介質(zhì)的一邊堆焊不銹鋼,為1個整體。襯里法蘭蓋用在有腐蝕性介質(zhì)的管道上作盲板用。與普通法蘭蓋的區(qū)別是與介質(zhì)接觸面增加了防腐襯層。
11.美標帶頸平焊法蘭
帶頸平焊法蘭連接于管端。主要是使管子與管子相互連接的零件。帶頸平焊法蘭上有孔眼,可穿螺栓,使兩法蘭緊連,法蘭間用襯墊密封。
帶頸平焊法蘭聯(lián)接指由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成。
墊片放在兩法蘭密封面之間,擰緊螺母后,墊片表面上的比壓達到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形,并填滿密封面上凹凸不平處,使聯(lián)接嚴密不漏。法蘭聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接。按所聯(lián)接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。帶頸平焊法蘭適用于公稱壓力不超過2.5MPa的鋼管道連接。
帶頸平焊法蘭用于法蘭與管子的對口焊接,其結(jié)構(gòu)合理,強度與剛度較大,經(jīng)得起高溫高壓及反復彎曲和溫度波動,密封性可靠。公稱壓力為0.25~2.5MPa的帶頸平焊法蘭采用凹凸式密封面。
12.美標帶勁對焊法蘭
美標法蘭是使管子與管子相互連接的零件,連接于管端。美標對焊法蘭由鍛造而成和澆鑄而成兩種方法。
美標對焊法蘭根據(jù)帶頸情況可以分為帶頸美標對焊法蘭和不帶頸的美標對焊法蘭。
美標對焊法蘭由兩個法蘭盤加上法蘭墊,用螺栓緊固在一起,完成了連接。美標法蘭上有孔眼,螺栓使兩法蘭緊連。
法蘭間用襯墊密封。
13大法蘭基礎(chǔ)知識問答
1.什么是活套法蘭,活套法蘭用在什么地方和什么管件中?
活套法蘭即是可以活動的法蘭片,一般是配套在給排水配件上(伸縮節(jié)上最常見),廠家出廠時伸縮節(jié)兩端就各有一片法蘭,直接與工程中的管道、設(shè)備用螺栓連接。
2.法蘭是怎么和管道連在一起的?焊在什么部位?
法蘭分類很多。一般用有平法蘭、對焊法蘭(長頸法蘭)、活套法蘭等 。
平焊法蘭用于中低壓,采用插焊,兩邊焊接,焊接深度距法蘭密封面2-5mm, 對焊法蘭直接對焊就可以,活套法蘭螺栓連接無需焊接。
3.法蘭式是什么意思?
法蘭是一個鏈接件,用來連接閥門與管道,就是閥門在和管道連接的時候連接處是通過螺栓連接的,因此閥門兩個端面帶有N個均布螺栓孔就是法蘭式。
法蘭:法蘭是flange的譯音,意為帶凸緣的東西、零件,這種零件可以是單獨的,就是法蘭盤,也可以是組合型的,如管子的一端或兩端帶凸緣,凸緣上頭有幾個通孔,以便安裝螺絲,有的軸承外圈帶有凸緣,這個凸緣可以有孔,也可以不帶孔,只作擋邊定位用。
法蘭式:閥門與管道或機器設(shè)備的連接采用的是法蘭連接,即通稱這種連接方式為法蘭式。
4.什么是法蘭?
法蘭是一種盤狀零件,在管道工程中最為常見,法蘭都是成對使用的。
在管道工程中,法蘭主要用于管道的連接。在需要連接的管道,各種安裝一片法蘭盤,低壓管道可以使用絲接法蘭,4公斤以上壓力的使用焊接法蘭。
兩片法蘭盤之間加上密封點,然后用螺栓緊固。不同壓力的法蘭有不同的厚度和使用不同的螺栓。水泵和閥門,在和管道連接時,這些器材設(shè)備的局部,也制成相對應的法蘭形狀,也稱為法蘭連接。
凡是在兩個平面在周邊使用螺栓連接同時封閉的連接零件,一般都稱為“法蘭”,如通風管道的連接,這一類零件可以稱為“法蘭類零件”。
但是這種連接只是一個設(shè)備的局部,如法蘭和水泵的連接,就不好把水泵叫“法蘭類零件”。比較小型的如閥門等,可以叫“法蘭類零件”。
5.法蘭是怎樣一種連接方式?
法蘭連接是管道施工的重要連接方式。
法蘭連接就是把兩個管道、管件或器材,先各自固定在一個法蘭盤上,兩個法蘭盤之間,加上法蘭墊,用螺栓緊固在一起,完成了連接。有的管件和器材已經(jīng)自帶法蘭盤,也是屬于法蘭連接。
法蘭分螺紋連接(絲接)法蘭和焊接法蘭。低壓小直徑有絲接法蘭,高壓和低壓大直徑都是使用焊接法蘭,不同壓力的法蘭盤的厚度和連接螺栓直徑和數(shù)量是不同的。
根據(jù)壓力的不同等級,法蘭墊也有不同材料,從低壓石棉墊、高壓石棉墊到金屬墊都有。
法蘭連接使用方便,能夠承受較大的壓力。
在工業(yè)管道中,法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內(nèi),管道直徑小,而且是低壓,看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)場,到處都是法蘭連接的管道和器材。法蘭連接就是把兩個管道、管件或器材,先各自固定在一個法蘭盤上,兩個法蘭盤之間,加上法蘭墊,用螺栓緊固在一起,完成了連接。有的管件和器材已經(jīng)自帶法蘭盤,也是屬于法蘭連接。
注意連接的時候尤其是螺栓緊固的時候要做到所有的螺栓緊的一樣。
6.法蘭的用處是什么?
法蘭是用來定位的。
比如油缸有一種安裝方式就叫做法蘭安裝,就是比如一長方體四周打四個對稱的孔,中間有一個大孔和油缸的外徑相同,把這個長方體套在油缸上它們之間可以焊接后其他方式固定在一起,油缸和其他東西連接是就是靠這個長方體的周圍四個孔連接,這個長方體就可以稱做法蘭。
7.孔板法蘭的連接方式和普通的法蘭有何不同?
就是把兩個管道、管件或器材,先各自固定在一個法蘭盤上,兩個法蘭盤之間,加上法蘭墊,用螺栓緊固在一起,完成了連接。
孔板法蘭是孔板流量計上將孔板連接(孔板流量計的測量部分)到管道上,兩面法蘭將孔板固定在中間,通過法蘭上的取壓點,引到差壓變送器上,來測量流量。
8.為確保安裝的法蘭不滲漏油,對安裝時注意哪些問題?
?法蘭應有足夠的強度,緊固時不得變形。法蘭密封面應平整清潔,安裝時要認真清理油污和銹斑。
?密封墊應有良好的耐油和抗老化性能,以及比較好的彈性和機械強度。安裝應根據(jù)連接處形狀選用不同截面和尺寸的密封墊,并安放正確。
?法蘭緊固力應均勻一致,膠墊壓縮量應控制在1/3左右。
9.對焊法蘭和平焊法蘭有什么區(qū)別?
對焊法蘭是接口端的管徑和壁厚與所要焊接的管子一樣,就合兩個管子一樣焊接。
平焊法蘭是接口處加工了比管子外徑略大一點的一個凹臺,管子插在里面焊的。
對焊的焊接性能比較好,腐蝕比較小。
平焊和對焊是法蘭和管道連接時的焊接方式,平焊法蘭焊接時只需單面焊接不需要焊接管道和法蘭連接的內(nèi)口,對焊法蘭的焊接安裝需要法蘭雙面焊。
所以平焊法蘭一般用于低、中壓管道,對焊法蘭用于中、高壓管道的連接,對焊的法蘭一般是至少PN2.5MPa,采用對焊是為了減少應力集中,一般的對焊法蘭多為帶頸法蘭也叫奶嘴法蘭。所以對焊法蘭的安裝費,人工費和輔材費要高點,因為多一道工序。
對焊法蘭也不是所有的都需要內(nèi)外雙面焊的,沒有特殊要求一般也只是外面焊一道,沒見過1/2"的對焊法蘭么:),平焊的是比較好焊接的啦,因為管子和法蘭好對垂直,管子不會斜。
10.法蘭和閥門的區(qū)別?
閥門是水龍頭一樣的東西,或者說,水龍頭就是閥門中的一種??梢詳Q開,水或者氣就能流出來了;可以關(guān)上,水就不流了。
家里的自來水龍頭是用螺紋擰在管子上的,但工廠里用的一些管子,里邊的水或者氣,壓強很高,用螺紋連接太不結(jié)實,就直接焊上或者用其他方法連接。法蘭就是其中一種連接方法。
11.選擇法蘭的主要原則是什么?
對于設(shè)計溫度300℃及以下且公稱壓力小于或等于2.5MPa 的管道,應選用平焊法蘭:對于設(shè)計溫度大于300℃ 或公稱壓力大于或等于4.0MPa的管道,應選用對焊法蘭。
12.什么情況下可以采用螺紋連接方式?
當設(shè)計壓力小于或等于1.6MPa 且設(shè)計溫度不大于200℃ 時,在《低壓流體輸送用焊接鋼管》GB / T 3091 上可以采用螺紋連接方式。
13.法蘭泄漏的原因有哪些?
法蘭泄漏,較常見的有以下7種原因。
偏口
偏口,指管道與法蘭不垂直、不同心,法蘭面不平行。當內(nèi)部介質(zhì)壓力超過墊片的載荷壓力時,就會發(fā)生法蘭泄漏。這種情況主要是在安裝施工或檢修過程中造成的,較易被發(fā)現(xiàn)。只要在工程完工時以真檢查,就可以避免此種事故的發(fā)生。
錯口
錯口,指管道和法蘭垂直,但兩法蘭不同心。法蘭不同心,造成周圍的螺栓均不能自由地穿入螺栓孔。在沒有其他辦法的情況下,只有擴孔或用小一號的螺栓穿入螺栓孔,而該方法會降低兩法蘭的拉緊力。并且,密封面的密封面線也有偏差,這樣非常容易發(fā)生泄漏。
張口
張口,指法蘭間隙過大。法蘭的間隙過大而造成外載荷時,如軸向或彎曲載荷,墊片就會受到?jīng)_擊或震動,失去壓緊力,從而逐漸失去密封動能而導致失效。
錯孔
錯孔,指管道與法蘭同心,但兩個法蘭相對的螺栓孔之間的距離偏差較大。錯孔會使螺栓產(chǎn)生應力,該力不消除,將對螺栓造成剪切力,時間長了會把螺栓切斷,造成密封失效。
應力影響
在法蘭安裝時,兩法蘭對接都比較規(guī)范,但在系統(tǒng)生產(chǎn)中,管道進入介質(zhì)后,造成管道溫度變化,使管道發(fā)生膨脹或變形,從而使法蘭受到彎曲載荷或剪切力,容易造成墊片失效。
腐蝕影響
由于腐蝕介質(zhì)對墊片長時間的侵蝕,使墊片發(fā)生化學變化。腐蝕介質(zhì)滲透到墊片中,墊片開始變軟,失去壓緊力,造成法蘭泄漏。
熱脹冷縮
由于流體介質(zhì)的熱脹冷縮作用,造成螺栓膨脹或收縮,這樣墊片就會產(chǎn)生間隙,介質(zhì)通過壓力泄漏。
抗硫化氫法蘭:工業(yè)管道系統(tǒng)的堅固防線
在石油、天然氣等能源開采以及化工等眾多工業(yè)領(lǐng)域中,硫化氫(H?S)作為一種常見且極具腐蝕性的氣體,對管道系統(tǒng)構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。硫化氫不僅具有強腐蝕性,還會引發(fā)應力腐蝕開裂等問題,嚴重威脅管道的安全運行。抗硫化氫法蘭應運而生,成為保障管道系統(tǒng)在含硫環(huán)境中穩(wěn)定、安全運行的關(guān)鍵部件。
在石油、天然氣等能源開采以及化工等眾多工業(yè)領(lǐng)域中,硫化氫(H?S)作為一種常見且極具腐蝕性的氣體,對管道系統(tǒng)構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。硫化氫不僅具有強腐蝕性,還會引發(fā)應力腐蝕開裂等問題,嚴重威脅管道的安全運行。抗硫化氫法蘭應運而生,成為保障管道系統(tǒng)在含硫環(huán)境中穩(wěn)定、安全運行的關(guān)鍵部件。
硫化氫腐蝕的威脅 硫化氫在工業(yè)環(huán)境中廣泛存在,尤其在石油和天然氣開采過程中,地層中的硫化氫會隨著油氣一同被開采出來。當硫化氫與水接觸時,會形成酸性溶液,對金屬材料產(chǎn)生強烈的腐蝕作用。這種腐蝕主要表現(xiàn)為均勻腐蝕、點蝕、氫致開裂(HIC)、硫化物應力腐蝕開裂(SSC)等形式。均勻腐蝕會使金屬材料的厚度逐漸減薄,降低其承載能力;點蝕則會在金屬表面形成小孔,成為腐蝕進一步發(fā)展的隱患;氫致開裂和硫化物應力腐蝕開裂更為危險,它們會在材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,最終導致管道破裂,引發(fā)泄漏事故,造成嚴重的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。
抗硫化氫法蘭的工作原理 抗硫化氫法蘭通過特殊的設(shè)計和材料選擇來抵御硫化氫的侵蝕。在設(shè)計方面,它通常具有更合理的結(jié)構(gòu),以減少應力集中點,降低因應力導致的腐蝕風險。例如,帶頸對焊法蘭采用了特殊的喇叭形體結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能使焊口離接合面有較大距離,避免接合面受到焊接溫度變形的影響,同時也有助于均勻分散管道內(nèi)的壓力和應力。 從材料角度來看,抗硫化氫法蘭選用的鋼材經(jīng)過精心篩選和處理。這些鋼材一般具有低硫、低磷含量,以減少雜質(zhì)對材料耐腐蝕性的不利影響。同時,會添加一些合金元素,如鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)等。鉻能在金屬表面形成一層致密的氧化膜,提高材料的抗氧化和抗腐蝕能力;鎳可以增強材料的強度和韌性,同時提高其在酸性環(huán)境中的耐腐蝕性;鉬則有助于提高材料的抗點蝕和縫隙腐蝕性能。通過這些合金元素的協(xié)同作用,使法蘭材料具備優(yōu)異的抗硫化氫腐蝕性能。
抗硫化氫法蘭的應用領(lǐng)域 石油和天然氣開采 在石油和天然氣開采過程中,從井口到集輸管道,再到處理廠的各個環(huán)節(jié),都面臨著硫化氫腐蝕的風險??沽蚧瘹浞ㄌm廣泛應用于這些管道系統(tǒng)中,確保油氣的安全輸送和處理。例如,在高含硫氣田的開采中,井口裝置的連接、集輸管道的連接等部位都必須使用抗硫化氫法蘭,以防止硫化氫對管道的腐蝕,保障生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性。 化工行業(yè) 化工生產(chǎn)中,許多工藝過程會涉及到硫化氫或含硫化合物。如煉油廠的加氫裝置、硫磺回收裝置,以及一些以含硫原料進行生產(chǎn)的化工企業(yè)。在這些裝置的管道系統(tǒng)中,抗硫化氫法蘭用于連接管道、設(shè)備,防止硫化氫腐蝕導致的泄漏事故,保證化工生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。 海洋工程 海洋環(huán)境中不僅存在海水的腐蝕,一些海底油氣田還含有硫化氫等腐蝕性氣體。海上平臺的油氣輸送管道、海水處理系統(tǒng)等都需要使用抗硫化氫法蘭。這些法蘭要同時具備抗海水腐蝕和抗硫化氫腐蝕的性能,以適應惡劣的海洋環(huán)境。
抗硫化氫法蘭的性能測試 為了確??沽蚧瘹浞ㄌm在實際使用中能夠可靠地抵御硫化氫腐蝕,需要進行一系列嚴格的性能測試。 氫致開裂(HIC)測試 常用的測試標準有 NACE TM0284 - 2016、GB/T 8650 - 2015 等。測試時,從法蘭上切割出特定尺寸的試樣,將其置于含有 NaCl 和 CH?COOH 的酸化溶液(如 A 溶液)或合成海水溶液(如 B 溶液)中,在常溫常壓下暴露 96 小時。測試結(jié)束后,通過宏觀檢查和微觀分析來評估試樣表面和內(nèi)部是否有裂紋形成,以此判斷法蘭材料對氫致開裂的敏感性。 硫化物應力腐蝕開裂(SSC)測試 依據(jù) NACE TM0177 等標準進行。測試時,對試樣施加一定的應力,并將其置于含硫化氫的酸性溶液中,觀察在規(guī)定時間內(nèi)試樣是否出現(xiàn)裂紋。該測試主要評估法蘭材料在硫化氫環(huán)境和應力共同作用下抵抗開裂的能力。
抗硫化氫法蘭的發(fā)展趨勢 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,對管道系統(tǒng)在含硫環(huán)境下的安全運行要求越來越高,抗硫化氫法蘭也在不斷發(fā)展創(chuàng)新。一方面,材料研發(fā)持續(xù)深入,新型高性能材料不斷涌現(xiàn),如具有更優(yōu)異耐腐蝕性和綜合性能的合金材料。通過優(yōu)化合金成分和微觀結(jié)構(gòu),進一步提高法蘭的抗硫化氫腐蝕能力和使用壽命。另一方面,制造工藝不斷改進,采用先進的加工技術(shù)和質(zhì)量控制手段,確保法蘭的制造精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。例如,利用數(shù)字化制造技術(shù)實現(xiàn)精準加工,通過嚴格的質(zhì)量管理體系保證每一個法蘭都符合高標準的性能要求。同時,隨著智能化技術(shù)的發(fā)展,未來抗硫化氫法蘭可能會集成一些智能監(jiān)測功能,能夠?qū)崟r監(jiān)測其腐蝕狀態(tài)和工作性能,為管道系統(tǒng)的安全運行提供更可靠的保障。 抗硫化氫法蘭在工業(yè)管道系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用,它是抵御硫化氫腐蝕的堅固防線。通過不斷優(yōu)化材料選擇、改進設(shè)計和制造工藝、加強性能測試以及探索智能化發(fā)展,抗硫化氫法蘭將在未來的工業(yè)發(fā)展中持續(xù)為管道系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行保駕護航。
硫化氫腐蝕的威脅 硫化氫在工業(yè)環(huán)境中廣泛存在,尤其在石油和天然氣開采過程中,地層中的硫化氫會隨著油氣一同被開采出來。當硫化氫與水接觸時,會形成酸性溶液,對金屬材料產(chǎn)生強烈的腐蝕作用。這種腐蝕主要表現(xiàn)為均勻腐蝕、點蝕、氫致開裂(HIC)、硫化物應力腐蝕開裂(SSC)等形式。均勻腐蝕會使金屬材料的厚度逐漸減薄,降低其承載能力;點蝕則會在金屬表面形成小孔,成為腐蝕進一步發(fā)展的隱患;氫致開裂和硫化物應力腐蝕開裂更為危險,它們會在材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,最終導致管道破裂,引發(fā)泄漏事故,造成嚴重的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。
抗硫化氫法蘭的工作原理 抗硫化氫法蘭通過特殊的設(shè)計和材料選擇來抵御硫化氫的侵蝕。在設(shè)計方面,它通常具有更合理的結(jié)構(gòu),以減少應力集中點,降低因應力導致的腐蝕風險。例如,帶頸對焊法蘭采用了特殊的喇叭形體結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能使焊口離接合面有較大距離,避免接合面受到焊接溫度變形的影響,同時也有助于均勻分散管道內(nèi)的壓力和應力。 從材料角度來看,抗硫化氫法蘭選用的鋼材經(jīng)過精心篩選和處理。這些鋼材一般具有低硫、低磷含量,以減少雜質(zhì)對材料耐腐蝕性的不利影響。同時,會添加一些合金元素,如鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)等。鉻能在金屬表面形成一層致密的氧化膜,提高材料的抗氧化和抗腐蝕能力;鎳可以增強材料的強度和韌性,同時提高其在酸性環(huán)境中的耐腐蝕性;鉬則有助于提高材料的抗點蝕和縫隙腐蝕性能。通過這些合金元素的協(xié)同作用,使法蘭材料具備優(yōu)異的抗硫化氫腐蝕性能。
抗硫化氫法蘭的應用領(lǐng)域 石油和天然氣開采 在石油和天然氣開采過程中,從井口到集輸管道,再到處理廠的各個環(huán)節(jié),都面臨著硫化氫腐蝕的風險??沽蚧瘹浞ㄌm廣泛應用于這些管道系統(tǒng)中,確保油氣的安全輸送和處理。例如,在高含硫氣田的開采中,井口裝置的連接、集輸管道的連接等部位都必須使用抗硫化氫法蘭,以防止硫化氫對管道的腐蝕,保障生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性。 化工行業(yè) 化工生產(chǎn)中,許多工藝過程會涉及到硫化氫或含硫化合物。如煉油廠的加氫裝置、硫磺回收裝置,以及一些以含硫原料進行生產(chǎn)的化工企業(yè)。在這些裝置的管道系統(tǒng)中,抗硫化氫法蘭用于連接管道、設(shè)備,防止硫化氫腐蝕導致的泄漏事故,保證化工生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。 海洋工程 海洋環(huán)境中不僅存在海水的腐蝕,一些海底油氣田還含有硫化氫等腐蝕性氣體。海上平臺的油氣輸送管道、海水處理系統(tǒng)等都需要使用抗硫化氫法蘭。這些法蘭要同時具備抗海水腐蝕和抗硫化氫腐蝕的性能,以適應惡劣的海洋環(huán)境。
抗硫化氫法蘭的性能測試 為了確??沽蚧瘹浞ㄌm在實際使用中能夠可靠地抵御硫化氫腐蝕,需要進行一系列嚴格的性能測試。 氫致開裂(HIC)測試 常用的測試標準有 NACE TM0284 - 2016、GB/T 8650 - 2015 等。測試時,從法蘭上切割出特定尺寸的試樣,將其置于含有 NaCl 和 CH?COOH 的酸化溶液(如 A 溶液)或合成海水溶液(如 B 溶液)中,在常溫常壓下暴露 96 小時。測試結(jié)束后,通過宏觀檢查和微觀分析來評估試樣表面和內(nèi)部是否有裂紋形成,以此判斷法蘭材料對氫致開裂的敏感性。 硫化物應力腐蝕開裂(SSC)測試 依據(jù) NACE TM0177 等標準進行。測試時,對試樣施加一定的應力,并將其置于含硫化氫的酸性溶液中,觀察在規(guī)定時間內(nèi)試樣是否出現(xiàn)裂紋。該測試主要評估法蘭材料在硫化氫環(huán)境和應力共同作用下抵抗開裂的能力。
抗硫化氫法蘭的發(fā)展趨勢 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,對管道系統(tǒng)在含硫環(huán)境下的安全運行要求越來越高,抗硫化氫法蘭也在不斷發(fā)展創(chuàng)新。一方面,材料研發(fā)持續(xù)深入,新型高性能材料不斷涌現(xiàn),如具有更優(yōu)異耐腐蝕性和綜合性能的合金材料。通過優(yōu)化合金成分和微觀結(jié)構(gòu),進一步提高法蘭的抗硫化氫腐蝕能力和使用壽命。另一方面,制造工藝不斷改進,采用先進的加工技術(shù)和質(zhì)量控制手段,確保法蘭的制造精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。例如,利用數(shù)字化制造技術(shù)實現(xiàn)精準加工,通過嚴格的質(zhì)量管理體系保證每一個法蘭都符合高標準的性能要求。同時,隨著智能化技術(shù)的發(fā)展,未來抗硫化氫法蘭可能會集成一些智能監(jiān)測功能,能夠?qū)崟r監(jiān)測其腐蝕狀態(tài)和工作性能,為管道系統(tǒng)的安全運行提供更可靠的保障。 抗硫化氫法蘭在工業(yè)管道系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用,它是抵御硫化氫腐蝕的堅固防線。通過不斷優(yōu)化材料選擇、改進設(shè)計和制造工藝、加強性能測試以及探索智能化發(fā)展,抗硫化氫法蘭將在未來的工業(yè)發(fā)展中持續(xù)為管道系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行保駕護航。
鋼制管法蘭的標準
HG/T 20615-2009 是鋼制管法蘭(Class 系列)標準。該標準規(guī)定了鋼制管法蘭(Class 系列)的公稱尺寸、公稱壓力、材料、壓力 - 溫度額定值、法蘭類型和尺寸、密封面、公差及標記等內(nèi)容,適用于公稱壓力 Class150(PN2.0)~Class2500(PN42.0)的鋼制管法蘭和法蘭蓋。具體內(nèi)容如下:
· 公稱壓力和鋼管外徑:直徑在 DN15-DN600 時,公稱壓力設(shè) Class150、Class300、Class600、Class900、Class1500、Class2500 六個等級;直徑在 DN650-DN1500 時,公稱壓力范圍定為 Class150、Class300、Class600、Class900 四個等級。標準中使用的鋼管外徑為 HG/T 20553 中所列的 1A 系列鋼管外徑尺寸,也是 ISO 4200 中第一系列。
· 法蘭類型:包括帶頸平焊法蘭、帶頸對焊法蘭、整體法蘭、長高頸法蘭、承插焊法蘭、螺紋法蘭、對焊環(huán)松套法蘭、法蘭蓋、孔板法蘭以及夾套法蘭共計 10 種。
· 密封面型式:有凸臺面(RF)、榫HG/T 20615-2009 是鋼制管法蘭(Class 系列)標準。該標準規(guī)定了鋼制管法蘭(Class 系列)的公稱尺寸、公稱壓力、材料、壓力 - 溫度額定值、法蘭類型和尺寸、密封面、公差及標記等內(nèi)容,適用于公稱壓力 Class150(PN2.0)~Class2500(PN42.0)的鋼制管法蘭和法蘭蓋。具體內(nèi)容如下:
槽面(T/G)、環(huán)連接面(RJ)、凹凸面(M/FM)和全平面(FF)5 種。
· 連接尺寸:主要包括螺栓中心圓直徑、螺栓孔直徑、螺紋尺寸、螺栓個數(shù)、法蘭外徑等。
· 密封面尺寸:法蘭的密封面尺寸按 ASME B16.5 中 SI 制。法蘭密封面突臺高度取 2mm(<Class300)和 7mm(≥Class300)。
· 法蘭內(nèi)徑:帶頸平焊法蘭的內(nèi)徑是根據(jù)鋼管外徑并考慮 1% 左右的外徑偏差,加上適當?shù)拈g隙而確定的,部分尺寸根據(jù)相關(guān)標準進行了調(diào)整。
頸部尺寸:相同規(guī)格的帶頸平焊法蘭、承插焊法蘭和螺紋法蘭的頸部尺寸完全一致,頸部可以是平行的直筒形或者頸部外側(cè)斜度不大于 7°。
A350LF2法蘭的熱處理工藝
A350LF2 是一種常用于低溫環(huán)境的鍛制碳素鋼,其熱處理工藝通常采用正火或正火加回火的方式,以獲得良好的綜合力學性能,滿足低溫工況下的使用要求。以下是具體的工藝介紹2:
· 正火處理:將法蘭加熱到能產(chǎn)生奧氏體組織的溫度,一般加熱溫度在 880 - 910℃左右,保溫足夠的時間,使法蘭整體達到均勻溫度。保溫時間根據(jù)法蘭的厚度等因素來確定,確保組織充分轉(zhuǎn)變。然后,將法蘭從加熱爐中取出,在靜止空氣中均勻冷卻,從而得到細化的珠光體和鐵素體組織,提高鋼材的強度和韌性。
· 正火 + 回火處理:在正火之后,需要進行回火處理。將法蘭重新加熱到 590℃以上,通常在 590 - 670℃這個溫度區(qū)間。同樣,保溫時間要根據(jù)壁厚來調(diào)整,但一般不低于 30 分鐘。對于壁厚超過 25 毫米的鍛件,保溫時間至少為(壁厚 ×30 分鐘 / 25 毫米)。保溫結(jié)束后,再次在靜止空氣中冷卻?;鼗鸬哪康氖窍疬^程中產(chǎn)生的內(nèi)應力,進一步提高鋼材的韌性和塑性,同時保持一定的強度。
產(chǎn)品名稱 | 產(chǎn)品標準 | 產(chǎn)品規(guī)格 | ||||||||||
高徑、活套 | ANSI B16.5; B16.47 ;DIN API6A;JIS EN BS | 1/2"--60" | ||||||||||
材料標準 | 化學成分 | C% | Mn% | P% | S% | Si% | Ni% | Cr% | Cu% | Mo% | Nb% | V% |
≤0.30 | 0.60-1.35 | ≤0.035 | ≤0.040 | 0.15-0.30 | ≤0.40 | ≤0.30 | ≤0.40 | ≤0.12 | ≤0.02 | ≤0.08 | ||
| 尺寸規(guī)定 | Rm(Mpa) | ReH(Mpa) | A(%) | Z(%) | 沖擊試驗 | Akv(J) | HBW | ||||
485-655 | ≥250 | ≥22 | ≥30 | ≥20 | 150-197 | |||||||
熱 處 理 規(guī) 范 | ||||||||||||
熱處理方式 | 裝爐溫度 | 升溫速度 | 加熱溫度 | 保溫時間 | 冷卻介質(zhì) | 設(shè)備及測控、溫儀 | ||||||
淬火 | ≤900℃ | 隨爐 | 900±10℃ | 1.4min/mm | 水(≤30℃) | 熱處 | 臺車式電阻爐、井式爐 | |||||
回火 | ≤500℃ | 隨爐 | 600±10℃ | 1.5min/mm | 空冷 | 測控 | 熱電偶、數(shù)顯調(diào)節(jié)儀 |
此外,A350LF2 法蘭也可能會根據(jù)具體的使用要求和客戶需求,采用淬火加回火的熱處理工藝,即調(diào)質(zhì)處理,來獲得更高的強度和更好的綜合性能,但這種情況相對較少。在實際生產(chǎn)中,具體的熱處理工藝參數(shù)還需要根據(jù)法蘭的尺寸、形狀、生產(chǎn)批量以及相關(guān)的標準和技術(shù)要求等進行合理調(diào)整和確定。