法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)是一個組合件,是由一對法蘭,若干螺栓、螺母和一個墊片所組成。在實際應(yīng)用中,由于聯(lián)接件或被聯(lián)接件的強(qiáng)度破壞所引起法蘭密封失效是很少見的,較多的是因為密封不好而泄漏。故法蘭聯(lián)接的設(shè)計中主要解決的問題是防止介質(zhì)泄漏。
法蘭密封的原理是:法蘭在螺栓預(yù)緊力的作用下,把處于密封面之間的墊片壓緊。施加于單位面積上的壓力(壓緊應(yīng)力)必須達(dá)到一定的數(shù)值才能使墊片變形而被壓實,密封面上由機(jī)械加工形成的微隙被填滿,形成初始密封條件。所需的這個壓緊應(yīng)力叫墊片密封比壓力,以y表示,單位為MPa
。密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。顯然,當(dāng)墊片材質(zhì)確定后,墊片越寬,為*應(yīng)有的比壓力,墊片所需的預(yù)緊力就越大,從而螺栓和法蘭的尺寸也要求越大,所以法蘭聯(lián)接中墊片不應(yīng)過寬,更不應(yīng)該把整個法蘭面都鋪滿墊片。當(dāng)設(shè)備或管道在工作狀態(tài)時,介質(zhì)內(nèi)壓形成的軸向力使螺栓被拉伸,法蘭密封面沿著彼此分離的方向移動,降低了密封面與墊片之間的壓緊應(yīng)力。如果墊片具有足夠的回彈能力,使壓縮變形的回復(fù)能補(bǔ)償螺栓和密封面的變形,而使預(yù)緊密封比壓值至少降到不小于某一值(這個比壓值稱為工作密封比壓)
則法蘭密封面之間能夠保持良好的密封狀態(tài)。反之,墊片的回彈力不足,預(yù)緊密封比壓下降到工作密封比壓以下,甚至密封處重新出現(xiàn)縫隙,則此密封失效。因此,為了實現(xiàn)法蘭聯(lián)接處的密封,必須使密封組合件各部分的變形與操作條件下的密封條件相適應(yīng),即使密封元件在操作壓力作用下,仍然保持一定的殘余壓緊力。為此,螺栓和法蘭都必須具有足夠大的強(qiáng)度和剛度,使螺栓在內(nèi)壓形成的軸向力作用下不發(fā)生過大的變形。