壓力容器法蘭是壓力容器的常用部件,是連接各種壓力容器部件的基本元件,廣泛地用于石油、石化、電力、原子能、輕工等領域。對于容器而言,法蘭應該是一個組件,包括法蘭、墊片和連接螺栓或螺柱以及螺母,其作用是使不同的受壓元件組合在一起,同時保證連接部位不發(fā)生泄漏。法蘭連接的主要失效形式為接頭的剛度失效,其外部表現(xiàn)型式為泄漏。壓力容器內部的介質具有高溫、高壓的特點,同時具有易燃、易爆的特性或毒性,一旦產(chǎn)生泄漏,將發(fā)生嚴重的次生災害,嚴重威脅壓力容器本體和周圍設備以及人員的安全。因此容器法蘭的設計和選用應優(yōu)先考慮的因素是整體密封性能。
我國壓力容器法蘭標準自成體系。最早的壓力容器法蘭標準可以追溯到20世紀70年代,當時使用的是由原一機部、石油部、化工部三部共同發(fā)布的壓力容器法蘭行業(yè)標準JB 1157~1164-1973.經(jīng)過長期的試用及不斷的修訂,目前最新的標準為NB/T 47020~47027-2012《壓力容器法蘭》。
就法蘭的結構型式和工作原理而言,壓力容器法蘭和管法蘭沒有多大差異。比較明顯的區(qū)別是,壓力容器法蘭規(guī)格較大,與各類壓力容器連接使用;而管法蘭常常與管子直接連接或與泵、閥、機等管道設備的進出口管子連接使用。
壓力容器法蘭工作原理為:當對法蘭螺栓施加預緊力時,螺栓力通過法蘭環(huán)把墊片壓緊,迫使法蘭墊片產(chǎn)生壓縮變形。當螺栓力達到一定數(shù)值后,迫使法蘭密封面和墊片上的凹凸不平面借助墊片變形而填滿,這就為阻止流體介質泄漏創(chuàng)造了初始密封條件。此時墊片單位有效密封面積上的壓緊力稱為墊片的初始密封比壓。當設備或管道承受介質壓力后,螺栓受到拉伸應力而伸長,法蘭密封面沿著彼此分離的方向移動,密封面與墊片之間的壓緊力下降,墊片的壓縮量減少,預緊密封比壓下降。如果這時密封墊片具有足夠的回彈能力,墊片的變形能補償螺栓和密封面的分離值,而使預緊密封比壓只下降到不小于工作密封比壓,則法蘭依然保持良好的密封狀態(tài)。反之,如墊片的回彈能力不足,密封比壓下降到工作密封比壓以下,甚至密封口重新出現(xiàn)縫隙,則密封失效。