“法蘭”是Flange的音譯,也稱法蘭盤或突緣,原指結構或機械零件上垂直于零件軸線的突出邊緣。人們常稱為法蘭盤,按照規范的叫法,就是“法蘭”,可以把“盤”字去掉。法蘭是使管子與管子、閥門附件等相互連接的零件。法蘭分螺紋連接(絲接)法蘭和焊接法蘭及卡套法蘭等型式,是管道施工的重要連接方式。
法蘭連接系指由法蘭、墊片及螺栓三者組合而成的密封結構的可拆密封結構,稱為法蘭接頭,在管路安裝工程中,稱為法蘭連接。
法蘭連接就是把兩段管道、管件或管路附件,先各自固定在一個法蘭上,墊片放在兩法蘭的密封面之間,法蘭上有螺栓孔(不同壓力、不同通徑的螺栓孔直徑和螺栓數量是不同的),將螺栓插人法蘭的螺栓孔,擰緊螺母后,墊片表面上的比壓達到一定數值后產生變形,并填滿密封面上微觀凹凸不平處,使兩片法蘭連接嚴密不漏。有的設備或管路附件本身自帶法蘭,稱為整體法蘭,與配管也需采用法蘭連接。
法蘭連接是一種可拆卸連接,使用方便,能夠承受較大的壓力,在工業管道中,法蘭連接的使用十分廣泛。
法蘭密封面的型式有四種基本類型:平面密封面法蘭(包括平面,代號FF和突面,代號RF),適用于壓力不高、介質無毒的場合及公稱壓力小于4. OMPa等級中;凹凸密封面法蘭(代號FM),適用于壓力較高的場合,可用于公稱壓力2.5、4.0、6. 4MPa等級中;榫槽密封面法蘭(代號TG),適用于易燃、易爆、有毒介質及壓力較高的場合;環連接面法蘭(代號RJ),主要用在高溫、高壓的兩高的工況。
在歐洲體系法蘭和國標法蘭中,采用PN標記,公稱壓力為PN2.5?PN400,即公稱壓力為2.5?40bar(巴),亦即0.25?40.01MPa(兆帕)。
國標法蘭中采用的美標法蘭,采用Class標記,即公稱壓力分為150、300、600、 900、1500及2500,共6個等級。Class在法蘭標準中用以表示英制公稱壓力系列,并非壓力單位。英制壓力單位是“psi”,定義為英鎊/平方英寸。
在不久前被《鋼制管法蘭類型與參數》GB/T 9112—2010取代的《鋼制管法蘭類型與參數》GB/T 9112—2000標準中,則是將Class標記換算成PiV標記來表達,即Classl50、Class300、Class600、Class900、Classl500、Class2500,分別對應 PN2、 PN5、PN1l、PN15、PN26、PN42。Class標記與PN標記沒有準確的換算關系,是兩種不同公稱壓力系列。新標準GB/T9112—2010中就不再沿用此種表達方式。
法蘭按材質分,有鑄鐵法蘭(用于整體法蘭)、碳鋼法蘭、不銹鋼法蘭、合金鋼法蘭、銅法蘭等。
法蘭按所連接的部件可分為管法蘭和壓力容器法蘭。
法蘭按與管道的連接方式分螺紋連接法蘭(螺紋法蘭)和焊接法蘭。只有低壓小直徑有螺紋法蘭(理論上為DN15?DN150,實際應用范圍更小),大量使用的是焊接法蘭,不同壓力不同通徑的法蘭盤的厚度、螺栓孔直徑和螺栓數量是不同的。
常用的法蘭有平焊法蘭及對焊法蘭。平焊法蘭的剛性較差,適用于壓力P≤4.0MPa的場合;對焊法蘭又稱帶頸或高頸法蘭,剛性較大,適用于壓力溫度較高的場合。
法蘭墊片是一種能產生塑性變形,并具有一定強度的材料制成的。大多數墊片是從非金屬板裁下來的,或由專業工廠按規定尺寸制作,其材料為橡膠板、石棉橡膠板、聚乙烯板等。也有用薄金屬板(鍍鋅薄鋼板、不銹鋼)將石棉等非金屬材料包裹起來制成的金屬包墊片。還有一種用薄鋼帶與石棉帶一起繞制而成的纏繞式墊片。普通橡膠墊片適用于溫度低于120°C的場合;石棉墊片適用于對水蒸氣溫度低于450°C,對油類溫度低于350°C,壓力低于5MPa的場合;對于一般的腐蝕性介質,最常用的是耐酸石棉板。在高壓設備及管道中,釆用銅、鋁、10號鋼、不銹鋼制成的透鏡式或八角、橢圓截面的金屬墊片,但要求法蘭要與金屬墊片相匹配。高壓墊片與密封面的接觸寬度非常窄(線接觸),密封面與墊片的加工光潔度較高。
管道法蘭系指設備、閥門等的法蘭接口與管道連接時,管道上用的法蘭,稱為管法蘭。顯然,管法蘭應當與設備、閥門等的法蘭相匹配,只需加上墊片,再用螺栓緊固,法蘭連接就完成了。
設備進口上的法蘭,是與設備本體鑄造為一體的(如冷水機組、水泵),稱為整體法蘭。法蘭標準也對整體法蘭提出了要求。
因此,設備接口或閥門上的法蘭連接尺寸和密封面尺寸,應當與管法蘭標準一致,否則便無法實現連接和密封;如果出現設備接口或閥門上的法蘭不能與標準法蘭相匹配的情況,就應當實測設備接口或閥門上的法蘭尺寸,配制相應的管法蘭與之連接,這是安裝配管應有之責任。
壓力容器是使用最廣泛的生產設備之一。由于工藝要求和設備內件安裝、檢修的需要,壓力容器常需要設置法蘭,如常見的管殼式熱交換器、反應釜、塔器、過濾器等。壓力容器法蘭標準將在后面介紹。