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法兰标准
1.3管道附近的选用
氧气管道上的法兰用垫片,应按国家有关的现行标准选用;管道法兰的垫片应按下表选用:
氧气管道上法兰用垫片
工作压力MPa
垫片
≤0.6
橡胶石棉板
>0.6≤3.0
缠绕式垫片、聚四氟乙烯垫片
>3.0≤10
波形金属包石棉垫片、缠绕式垫片、聚四氟乙烯垫片、退火软化铝片、铜片
>10
退火软化铜片
国际上管法兰标准主要有两个体系,一个是以欧盟EN为代表的欧洲管法兰标准体系(公称压力采用PN表示);另一个是以美国ASME为代表的美洲管法兰标准体系(公称压力采用class表示)。
欧洲管法兰标准体系与美洲管法兰标准体系是两个不同且不能互换的管法兰标准体系,此外,还有日本JIS管法兰(公称压力采用K表示)标准体系,但在我国石油化工装置中不多用,或仅用于公用管道工程。
EN1092-1(PN标识)包含了公称压力为PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40和PN100共七档,公称尺寸为DN10~DN4000。
法兰的结构型式有板式平焊、对焊环松套、平焊环松套、翻边松套、带劲对焊、整体、螺纹和法兰盖共八种。
密封型式有全平面、突面、凹面/凸面、榫面/槽面和O形圈槽。
与英制管系列钢管配合使用。
美国ASMEB16.5《管法兰和法兰管件》是一套完整的、系统的、使用广泛的管法兰标准。
其公称压力为class150、class300、class400、class600、class1500和class2500共七档,公称尺寸为DN15~DN600,法兰结构型式有带劲平焊、承插焊、螺纹连接、对焊环松套、带劲对焊和法兰盖,密封面型式有突面、全平面、凹面/凸面(分大、小两种)、榫面/槽面(分大、小两种)以及金属环连接面。
ASMEB16.5-2003中除螺栓尺寸和螺栓孔尺寸以外,采用了米制单位,英制单位尺寸列在附录中。
ASMEB16.5-2003对材料分组和相应的压力-温度额定值作了较大的调整,增加了许多新材料。
ASMEB16.47《大直径钢法兰》适用于公称尺寸大于DN600的法兰,内容包含A、B两个尺寸系列,A系列为通用的大直径钢法兰(原MSSSP44),B系列为用于石油工业的紧凑型钢法兰(原API605)。
欧洲体系法兰标准和美洲体系法兰标准都是以英制管为对象,但公称压力等级不同,相互交叉也有重复,连接尺寸完全不同,因此,无法互配。
若以压力等级来区分,PN系列为PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、PN160、PN250、PN320、PN400;class系列为class150(又可称为PN20)、class300(又可称PN50)、class400(又可称为PN68)、class600(又可称为PN110)、class900(又可称为PN150)、class1500(又可称为PN260)和class2500(又可称为PN420)。
ISO7005-1是国际标准化组织发布的管法兰标准,ISO7005-1:
1992实际上是把美国ASMEB16.5与原德国DIN两套标准合并而成的。
管法兰的公称压力分两个系列,第一系列为PN10、PN16、PN20、PN50、PN110、PN150、PN260、PN420,第二系列为PN2.5、PN6、PN25、PN40。
在两个压力系列中,PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40的法兰尺寸按照DIN(欧洲体系)确定。
法兰的结构型式有板式平焊、平焊环松套、翻边环松套、对焊环松套、带劲对焊、带劲平焊、螺纹法兰、承插焊法兰和法兰盖共九种类型。
密封面有突面、全平面、凹面/凸面、榫面/槽面、橡胶环连接、环连接面共六种。
由于ISO7005-1在公称压力系列上处理不当,即:
1、把两个体系混合编排,造成使用中的体系混乱;
2、而却把欧洲体系的公称压力体系限制在PN40以下,致使欧洲体系的使用不便;
3、美洲体系公称压力用PN表示,且管子外径按ISO4200的规定,致使美洲体系的使用不便。
表1-1管法兰标准
配管
欧洲体系(PN系列)
美洲体系(class系列)
英制管
GB/T9112~9124-2000
HG20592~20605-1997
GB/T9112~9124-2000
HG20615~20626-1997
SH3406-1996
公制管
HG20592~20605-1997
JB/T74~86-1994
HG20592~20605-1997《钢制管法兰、垫片、紧固件》是一套按欧洲体系和美洲体系分别编制的管法兰标准、体系清晰、使用操作性强,包括了欧洲体系的英制管和公制管以及美洲体系的英制管的使用。
在编制上参照ISO7005-1(1992)、ISO7483:
1991和ASMEB16.5等标准。
自发布以来,已在化工、炼油、冶金、电力、轻工、医药、化纤等行业部门的配管、设备专业广泛使用,经历了多年生产实践的检验,具有成熟的工程使用经验,满足了当时工程建设的需要。
但是在反复使用过程中也反映出一些问题,如法兰密封面加工粗糙度的表示,紧固件长度规格等,加上我国材料标准的调整以及新材料的出现等标准化基础建设进步,需及时进行调整、修订、补充和完善。
随着国际上实用管法兰技术和标准的不断发展,和我国工程建设的大型化、复杂化等发展趋势,以及引进装置、国际工程项目合作增加,对工况多样复杂,涉及的介质、材料繁多等特点的石油化工行业用管法兰连接提出了很多特殊的要求和结构型式。
第二节HG∕T20592-2009《钢制管法兰(PN系列)》
1、公称压力
参照EN1092-1-2002,公称压力范围定为PN2.5~PN160,取消PN250等级。
PN250主要用于高压法兰,由于配合的钢管壁厚增加,为了维持管内的通径,必须对钢管的外径尺寸进行调整,加大钢管的外径。
鉴于高压法兰特点,删除PN250,修订后不列入HG标准范围。
2、适用的配管尺寸系列
标准中保留使用两套配管的钢管尺寸系列,即国际上(ISO4200)通用的管子系列(俗称“英制管”)和国内仍然保留使用的钢管外径系列(俗称“公制管”)。
取消PN250法兰配用的钢管外径系列。
英制管系列是ISO4200中的第一系列,也是HG/T20553《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》中所列的Ia系列钢管外径尺寸,除表1-2所列外,与ASME钢管外径尺寸一致。
公制管系列是HG/T20553中所列的Ⅱ系列钢管外径尺寸。
表1-2钢管外径
公称通径DN
65
125
英制管(ISO、HG、SH)
76.1
139.7
英制管(ASME)
73
141.3
3.连接尺寸
连接尺寸主要指螺栓中心圆直径、螺栓孔直径、螺纹尺寸、螺栓个数、法兰外径。
本次修订中,有
螺栓孔径M
2009版
1997版
M27
30
29.5
M30
33
32.5
M33
36
35.5
我国GB/T9112~9124-2000《钢制管法兰》与HG/T20593-2009(PN系列)的连接尺寸一致,可以配合使用。
但是JB/T74~86-1994《管路法兰》是一套PN系列的老标准,虽在1994年进行修订,但仍保留了众多不合时宜的规定,因此在新建的工程中不能再使用JB/T74~86。
机械行业标准法兰的连接尺寸与修订后化工行业管法兰(PN系列)并不完全一致;
1)紧固件的螺纹尺寸和螺栓孔径部分有差别,但对于互换使用影响不大;
2)有三个法兰的紧固件个数不同,影响配合使用(PN2.5-DN500,PN6-DN500,PN10-DN80);
3)PN160等级的机械行业标准法兰,其所有连接尺寸、结构尺寸以及配合的钢管外径尺寸与化工行业标准法兰等都不相同。
4)管法兰的外径尺寸不同,不影响使用,但影响外观。
4、密封面尺寸
化工行业标准法兰的密封面突台直径d按EN1092-1进行了调整。
与我国国家标准、机械行业标准都略有不同,不影响配合使用。
密封面突台高度f1、f2、f3,按EN1092-1进行了调整。
法兰的凹面/凸面和榫面尺寸W、X、Y、Z在标准包括的范围内,与EN、GB、JB是完全一致的。
5、法兰类型
本标准包括的法兰类型有板式平焊法兰、带劲平焊法兰、带劲对焊法兰、整体法兰、承插焊法兰、螺纹法兰、对焊环松套法兰、平焊环松套法兰、法兰盖和衬里法兰盖、孔板法及夹套法兰共计12种。
1)板式平焊法兰。
板式平焊法兰的适用范围从PN25提高到PN40,建议不使用在易燃易爆和高度、极度危害介质等要求严格的场合。
其密封面型式包括突面和全平面。
国内外管法兰标准中板式平焊法兰的适用压力范围见表1-4.
表1-4
标准
适用压力范围
EN1092-1
PN2.5~PN100
ISO7005-1、GB/T9112
PN2.5~PN40
JB/T81-1994
PN2.5~PN25
JISB2220-2004
PN7~PN14(5K、10K)
HG/T20592
PN2.5~PN40
2)带劲平焊法兰好承插焊法兰。
与带劲对焊法兰相比,带劲平焊法兰和承插焊法兰的劲部高度低,生产采用滚扎或模锻的工艺,比带劲对焊法兰简单。
法兰上增加了短劲,对提高法兰刚度、改善法兰的承载能力都大有益处。
在引进的石油化工装置中普遍使用带劲平焊法兰和承插焊法兰结构型式。
另一方面,带劲平焊法兰和承插焊法兰采用填角焊缝结构,现场安装较方便。
对于施工单位可以省略焊缝拍片探伤的工序,所以比较受欢迎。
由于带劲平焊法兰和承插焊法兰的结构特点,对其使用亦有限制,可参考GB/T20801-2006《压力管道规范工业管道》的规定。
3)螺纹法兰。
螺纹法兰是工程设计中广泛使用的一种法兰结构,具有现场安装方便,不需要焊接的优点。
螺纹法兰仅适用于英制管尺寸系列。
采用的管螺纹分为按GB/T7306规定的55°圆锥螺纹(Rc)、按GB/T7306规定的55°圆柱内螺纹(Rp)和按GB/T12716规定的60°圆锥管螺纹(NPT)。
采用60°圆锥管螺纹时,DN65法兰配用的钢管外径应为73mm,DN125法兰配用的钢管外径应为141.3mm。
对于螺纹法兰在使用上亦有一定的限制,可参考GB/T20801的规定。
4)对焊环松套法兰和平焊环松套法兰。
对焊环松套法兰和平焊环松套法兰主要适用于具有腐蚀性介质的管道系统,法兰和对焊环、平焊环可以采用不同的材料,所以能节省不锈钢的用量,降低法兰成本,提高使用性能。
松套法兰中法兰的变形并不直接导致密封面的转角。
平焊环松套法兰的制作较为简单,尤其适合设备制造厂单件生产,可以避免单件、小批采购的困难。
6、法兰尺寸
1)法兰内径。
平焊法兰的法兰内径是根据钢管外径泵考虑1%左右的外径偏差,加上适当的间隙而确定的。
本次修订考虑与HG、GB、SH、ASNI标准的钢管配合使用,带劲平焊法兰的内径(英制管)在以下四档作了调整(见表1-5)
DN
NPS
法兰内径(A系列钢管)HG/T20592-2009
法兰内径(A系列钢管)HG/T20592-1997
15
1/2
22.5
22
125
5
143.5
141.5
300
12
326
327.5
350
14
360
359.5
7、法兰的技术要求
法兰用材料。
本次修订对管法兰用材料品种进行调整。
根据我国材料标准的制订情况,增加了以下管法兰用材料:
钢板有14CrMoR、12CrMo1R(GB713-2007《锅炉和压力容器用钢板》)和0Cr18Ni11Nb(GB/T4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》)。
锻件有A105、25(GB/T12228-2006《通用阀门碳素钢锻件技术条件》)、14Cr
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