2020.09.11
大法兰上那圈垫片,真正压住的只有靠内的一半
小口径法兰上,PP法兰垫片整圈受力都比较均匀。口径一大就不一样了:法兰边在螺栓拉力下会像碟形弹簧一样翘起,靠外的那部分垫片实际上没被压紧。把这个现象算进去,选型思路会变。
变形从哪里来
螺栓孔在节圆上,密封面在螺栓内侧,拉力通过法兰边传到密封面时会产生一个绕螺栓孔的弯矩。法兰越薄、口径越大,这个弯矩造成的翘曲越明显:8 mm厚的大法兰在拧紧后,外缘翘起0.3 mm是常见量级。结果是密封面的接触压力从内缘往外缘递减,外缘可能完全脱开。通径500 mm的法兰上,做40 mm宽的垫片,真正有效的接触宽度可能只有靠内的20 mm。
有效宽度变小意味着什么
密封所需的总压紧力不变,而承压面积减半,实际接触压力就翻到2倍。按每颗螺栓7 kN、共12只计算,这段窄带上的平均面压能到4 MPa以上。好的一面是密封更容易建立;坏的一面是这段窄带承受的面压可能超出PP法兰面的承受能力,长期下来在密封面上压出一圈永久凹槽,停车再启动就漏。所以大口径PP法兰不是把垫片做得越宽越保险,而是要么加厚法兰减少翘曲,要么干脆按较窄的有效宽度设计垫片。
三条实用做法
一是加厚:通径500 mm的法兰,厚度从8 mm加到12 mm,翘曲会明显减小。二是加背衬环:在PP法兰背面加一圈金属或加厚PP的背环,把螺栓压力摊开。三是把垫片宽度直接做成有效宽度的1.5倍左右,不要盲目做宽,宽出来的部分既不密封又消耗预紧力。金浩丰按图冲裁垫片、加工法兰时,宽度、厚度和背环都可以按核算结果单独定。
分工
金浩丰有多条PP板材挤出线、CNC加工与冲压设备,长期为化工防腐、电镀酸洗和工业水处理行业客户按图定制法兰、垫片和背衬环,尺寸精度、密封面加工与出厂复测由车间负责。至于法兰厚度与螺栓布置的核算、垫片有效宽度的取值、密封面允许面压的确定,属于管路设计范围,应由项目工程师核定后我们照图加工。


