熟悉常用工业阀门、法兰和垫片的基本知识

2021年11月24日

阀门类型及系列标准:

阀门是流体管路的控制装置,在石油化工生产过程中发挥着重要作用。

接通和截断介质;防止介质倒流;

调节介质压力、流量;分离、混合或分配介质;

防止介质压力超过规定数值,保证管道或设备安全运行。

按用途和作用分类:

截断类:主要用于截断或接通介质流。如闸阀、截止阀、球阀、碟阀、旋塞阀、隔膜阀。

止回类:用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。

调节类:调节介质的压力和流量如减压阀、调压阀、节流阀。

安全类:在介质压力超过规定值时,用来排放多余的介质,保证管路系统及设备安全。

分配类:改变介质流向、分配介质,如三通旋塞、分配阀、滑阀等。

特殊用途:如疏水阀、放空阀、排污阀等。

按压力分类:

真空阀—工作压力低于标准大气压的阀门;

低压阀—公称压力PN小于1.6MPa的阀门;

中压阀—公称压力PN2.5~6.4MPa的阀门;

高压阀—公称压力PN10.0~80.0MPa的阀门;

超高压阀—公称压力PN大于100MPa的阀门。

按介质工作温度分类:

高温阀—t大于450℃的阀门。

中温阀—120℃小于 t小于450℃的阀门。

常温阀—-40 ℃小于t小于120℃的阀门。

低温阀—-100℃小于t小于-40℃的阀门。

超低温阀—t小于-100℃的阀门。

按阀体材料分类:

非金属阀门:如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门;

金属材料阀门:如铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门及铜合金阀门等。

按公称通径分类:

根据阀门的公称通径可分:

小口径阀门:公称通径DN<40mm的阀门;

中口径阀门:公称通径DN50~300mm的阀门;

大口径阀门:公称通径DN350~1200mm的阀门;

特大口径阀门:公称通径DN≥1400mm的阀门。

按与管道连接方式分可分为:

法兰连接阀门:阀体法兰与管道采用法兰连接;

螺纹连接阀门:阀体螺纹与管道采用螺纹连接;

焊接连接阀门:阀体焊口与管道采用焊接连接;

夹箍连接阀门:阀体上夹口与管道采用夹箍连接;

卡套连接阀门:采用卡套与管道连接的阀门。

通用分类法:

这种分类方法既按原理、作用又按结构划分,是目前国际、国内最常用的分类方法。一般分:

闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、排污阀等。

阀门的基本参数:

公称通径:用作参考的经过圆整的表示口径大小的参数,用“DN*”表示,如:DN100是4寸阀门,DN200为8寸阀门。

公称压力:经过圆整过的表示与压力有关的数字标示代号,如:PN6.3MPa或Class400。

磅级与公称压力的对称关系:

适用介质:

(1) 气体介质; (2) 液体介质; (3) 含固体介质;

(4)腐蚀介质和剧毒介质。

试验压力:

(1) 强度试验压力;(2) 密封试验压力。

阀门密封副:由阀座和关闭件组成,依靠阀座和关闭件的密封面紧密接触或密封面受压塑性变形而达到密封的目的。

阀门填料函:

⑴填料函结构:由填料压盖、填料和填料垫组成。填料函结构分为压紧螺母式、压盖式和波纹管式。

⑵填料圈数

软质填料:PN≤2.5MPa时,4-10圈;

PN=4.0-10MPa时,8-10圈。

成型塑料填料:上填料一圈,中填料3-4圈,下部为一个金属填料垫。

阀门的编号:

每种阀门都有一个特定的型号,以说明阀门的类别、驱动方式、连接方式、结构形式、密封面和衬里材料、公称压力及阀体材料,阀门的型号由七个单元组成,按下列顺序编制。

例:Z41H-16阀门的含义:

阀门标识含义:

常见阀门结构及应用:

闸阀:

闸阀是指启闭体(阀板)由阀杆带动阀座密封面作升降运动的阀门,可接通或截断流体的通道。当阀门部分开启时,在闸板背面产生涡流,易引起闸板的侵蚀和震动,也易损坏阀座密封面,修理困难。闸阀通常适用于不需要经常启闭,而且保持闸板全开或全闭的工况。不适用于作为调节或节流使用。

闸阀的分类:

闸板与阀座密封圈:

楔式闸板:闸板密封面与闸板垂直中心线有一定倾角,称为楔半角。防止温度变化时闸板卡死,一般角度为 2°52〞、5°

介质温度越高,通径越大,楔半角就越大。

闸阀在管路中主要作切断用,一般口径DN≥50mm的切断装置多选用它,有时口径很小的切断装置也选用闸阀。

闸阀有以下优点:

①流体阻力小。

②开闭所需外力较小。

③介质的流向不受限制。

④全开时,密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。

⑤体形比较简单,铸造工艺性较好。

闸阀也有不足之处:

①外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。

②开闭过程中,密封面间有相对摩擦,容易引起擦伤现象。

③闸阀一般都有两个密封面,给加工、研磨和维修增加一些困难。

截止阀和节流阀:

截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门,启闭件(阀瓣)由阀杆带动,沿阀座轴线作升降运动来启闭阀门。

截止阀与节流阀的结构基本相同,只是阀瓣的形状不同:截止阀的阀瓣为盘形,节流阀的阀瓣多为圆锥流线型,特别适用于节流,可以改变通道的截面积,用以调节介质的流量与压力。

截止阀的种类:

法兰结构型式、参数:

按法兰结构及其管子的连接方式分为:

整体法兰系指泵、阀、机等机械设备与管道连接的进出口法兰,通常和这些管道设备制成一体,作为设备的一部分。

螺纹法兰是将法兰的内孔加工成管螺纹,并和带螺纹的管子配合实现连接,是一种非焊接法兰。与焊接法兰相比,它具有安装、维修方便的特点,可在一些现场不允许焊接的场合使用。但在温度高于260℃和低于-45℃的条件下,建议不使用螺纹法兰,以免发生泄漏。

对焊法兰又称高颈法兰,它与其他法兰不同之处在于从法兰与管子焊接处到法兰盘有一段长而倾斜的高颈,此段高颈的壁厚沿高度方向逐渐过渡到管壁厚度,改善了应力的不连续性,因而增加了法兰强度。对焊法兰主要用于工况比较苛刻的场合,如管道热膨胀或其他载荷而使法兰处受的应力较大,或应力变化反复的场合;压力、温度大幅度波动的管道和高温、高压及零下低温的管道。

平焊法兰又称搭焊法兰。平焊法兰与管子的连接是将管子插入法兰内孔至适当位置,然后在搭焊,其优点在于焊接装配时较易对中,且价格便宜,因而得到了广泛的应用。按内压计算,平焊法兰的强度约为相应对焊法兰的三分之二,疲劳寿命约为对焊法兰的三分之一。所以,平焊法兰只适用于压力等级比较低,压力波动、振动及震荡均不严重的管道系统中。

松套法兰的连接实际也是通过焊接实现的,只是这种法兰是松套在已与管子焊接在一起的附属元件上,然后通过连接螺栓将附属元件和垫片压紧以实现密封,法兰(即松套)本身则不接触介质。这种法兰连接的优点是法兰可以旋转,易于对中螺栓孔,使用在大口径管道上易于安装,也适用于管道需要频繁拆卸以供清洗和检查的地方。其法兰附属元件材料与管子材料一致,而法兰材料可与管子材料不同,因此比较适合于输送腐蚀性介质的管道。

法兰密封面:

法兰密封面型式和代号(GB/T9112-2010):

法兰公称通径和钢管外径:

1、法兰公称通径:

在管道系统中,管道元件公称通径是一个重要的基本参数。公称通径是仅与制造尺寸有关且引用方便的一个园整数值,不适用于计算,它是管道系统中除了用外径和螺纹尺寸代号标记的元件以外的所有其他元件通用的一种规格标记。

法兰公称通径与管道公称通径含义相同,它并不是某一个实际结构尺寸,也不等于法兰内径,而仅仅是与制造尺寸有关联的经过园整后的一个名义尺寸,其标记方法是在字母“DN”后跟一个以mm为单位的数字。

2、钢管外径:

我国目前生产和使用的钢管,从外径来分有两个系列:标准中标注为“系列Ⅰ”和“系列Ⅱ”,或称“A系列”及“B系列”。系列Ⅰ或A系列的钢管为“英制管”,俗称“大外径管”;系列Ⅱ或B系列的钢管为“公制管”,俗称“小外径管”。

所谓“大外径管及小外径管”的含义是:在相同管道公称通径的条件下,管道附件(诸如法兰、阀门、管件及管道过滤器等)所配用钢管外径尺寸的大小,尺寸大的叫“大外径”管;尺寸小的叫“小外径”管。例如:公称通经DN100的法兰,配管外径为114.3mm及108mm两种,外径114.3mm的钢管称为“大外径”管或“系列Ⅰ或A系列”管;外径108mm的钢管称为“小外径”管或“系列Ⅱ或B系列”管。钢管外径系列是管法兰尺寸的基础。

管法兰公称通径和钢管外径:

法兰的标记:

1、对焊法兰:

公称通径100mm、公称压力2.5MPa的平面对焊法兰:

法兰DN100-PN25 FF(系列Ⅱ)GB/T9115.1-2010

公称通径80mm、公称压力2.5MPa的突面对焊法兰:

法兰DN100-PN25 RF(系列Ⅱ)GB/T9115.1-2010

公称通径80mm、公称压力4.0MPa的凸面对焊法兰:

法兰DN100-PN40 M(系列Ⅱ)GB/T9115.2-2010

2、带颈平焊法兰

公称通径100mm、公称压力2.5MPa的平面带颈平焊法兰:

法兰 DN100-PN25 FF(系列Ⅱ)GB/T9116.1-2010

公称通径80mm、公称压力2.5MPa的突面带颈平焊法兰:

法兰 DN100-PN25 RF(系列Ⅱ)GB/T9116.1-2010

公称通径80mm、公称压力4.0MPa的凸面带颈平焊法兰:法兰 DN80-PN40 M(系列Ⅱ)GB/T9116.2-2010

3、法兰盖

公称通径80mm、公称压力2.5MPa的平面钢制管法兰盖:法兰盖 DN80-PN25 FF GB/T9123.1-2010

公称通径80mm、公称压力2.5MPa的突面钢制管法兰盖:法兰盖 DN80-PN25 RF GB/T9123.1-2010

公称通径80mm、公称压力2.5MPa的凸面钢制管法兰盖:法兰盖 DN80-PN25 M GB/T9123.2-2010

压力容器法兰:

1、法兰分类及法兰类型代号

2、法兰标记

法兰标记由七部分组成。

公称压力2.5MPa、公称直径1000mm的平面密封长颈对焊法兰,厚度78mm,总高度155mm的标记为:

法兰-RF 1000-2.5/78-155 JB/T4703-2010

垫片密封及适用范围:

垫片的结构型式和种类:

1、垫片的结构型式

工业上使用的平垫片一般由密封元件及内、外加强环组成,密封元件或称垫片本体是阻止泄漏的关键部分。其常用的材料有非金属材料,如柔性石墨、聚四氟乙烯、纤维增强橡胶基复合板等。

此外,密封元件材料也可以是刚性或柔性的金属,通常用于压力和温度较高的场合。

对于非金属材料的密封元件,通常嵌入金属材料予以增强,同时也方便了如石墨等易破碎材料密封元件的制造加工。增强材料可以是金属薄板或丝网,金属薄板常常采用冲刺孔的方式以提高增强效果和增加弹性,并通过粘结剂和辊压将它们贴合在一起。

外加强环或外环材料均为实体金属,其作用是:帮助密封元件安装时对中;防止密封元件过份压缩而破坏;防止垫片吹出和减少法兰转动等。外加强环不与密封介质接触,因此不要求耐介质腐蚀,故常常由碳钢材料制成。外加强环还可以与密封元件制成一体,例如金属齿形垫片、波齿复合垫片。

内加强环或内环接触流体,其材料应能抵御密封介质的腐蚀。内加强环的作用是:防止密封元件与容器或管道法兰之间的空隙,以避免此空隙干扰流体的流动以及由此引起的流体对垫片的冲蚀。

2、垫片的种类

非金属平垫片:

1、国产石棉橡胶板使用范围和性能

以上选自GB/T 3985-2008《石棉橡胶板》

2、聚四氟乙烯包履垫片

聚四氟乙烯包履垫片是一种非金属复合型软垫片,一般由包封皮及嵌入物两部分组成。包封皮主要起抗腐蚀作用,通常由聚四氟乙烯材料制成,嵌入物(填料)为带或不带金属加强筋的非金属材料,通常由石棉橡胶板制成。

聚四氟乙烯包履垫片主要适用于全平面型及突面型钢制管法兰连接,适用公称压力PN为0.6~5.0MPa、工作温度为0~150℃的腐蚀介质或对清洁度有较高要求的介质。

管法兰用聚四氟乙烯包履垫片按制造方式可分为三种型式:剖切型(S型)、机加工型(M型)、折包型(F型)。剖切型是采用聚四氟乙烯筒料车削成0.8~1mm厚的环状薄片,从外侧厚度的中心切开,在切口中放入芯材。切口开至距内孔处约1.5~2mm。对于机加工型包履垫片,其包封层内径可与法兰内径一致,以防止流体在法兰处产生涡流。对于折包型包履垫片,它是由厚度为0.4~0.8mm的带状聚四氟乙烯薄膜,用热密封方法将两端热合后包在环状的芯材外面呈U形状,制造简便,适用于尺寸较大的法兰密封。

标记示例:

公称通径50mm、公称压力1.0MPa的剖切型聚四氟乙烯垫片:S-50-1.0 GB/T1304-1992

公称通径50mm、公称压力1.0MPa的机加工型聚四氟乙烯垫片:M-50-1.0 S-50-1.0 GB/T1304-1992

公称通径50mm、公称压力1.0MPa的折包型聚四氟乙烯垫片:F-50-1.0 S-50-1.0 GB/T1304-1992

金属复合垫片:

1、金属缠绕式垫片

金属缠绕式垫片是由金属带和非金属带螺旋复合绕制而成的一种半金属平垫片。其特性是:压缩、回弹性能好;具有多道密封和一定的自紧功能;对于法兰压紧面的表面缺陷不太敏感,不粘接法兰密封面,容易对中,因而拆卸便捷;可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响;能在高温、低压、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条件下,保持其优良的密封性能。

缠绕式垫片按其结构不同可分为四种型式:基本型、带内环型、带定为环型、带内环和定为环型。

缠绕垫片结构分类:

相当于一个多重的密封:

缠绕垫片密封的特点:

能够承受较高的压力,有自密封性;(最大能达到42MPa左右)

能够耐较高的温度;(最高可达一千多度,取决于非金属带材料)

能够耐较强的腐蚀;(取决于所用金属与非金属带材料)

极好的压缩、回弹率;(压缩率可达到30%,回弹可达到29%)

安装方便。(定位环的外径完全按法兰标准生产)

缠绕垫片应用:

应用场合:电力、石化、化工、钢铁、造纸、船舶……

适用介质:水、油、蒸汽、酸碱盐、浆料、有机溶剂;

温度范围:普通的石墨缠绕垫片一般不超过450℃;

压力范围:一般不要超过30MPa。

缠绕垫片的选型:结构形式的选择

注意问题:

直径范围:DN15 ~ DN2800;

厚度范围:2.5mm、3.2mm、4.5mm;

特殊要求:如材料、包装等需另外注明;

交货周期:非标、超大、特殊材料等将延长交货时间。

垫片型式代号(GB/T4622.1-2003):

垫片材料代号(GB/T 4622.1-2003)

标记:

缠绕式垫片的选择和使用方法:

a、基本型垫片适用于榫槽面法兰

b、内环型垫片适用于凹凸面法兰

c、定为环型垫片适用于平面和突面法兰

d、内环和定为环型垫片适用于平面和突面法兰

3、金属冲齿板柔性石墨复合垫片

这种垫片又称柔性石墨金属增强复合垫片,它是由冲齿的金属齿板或冲孔金属芯板与柔性石墨粒子复合压成的一种密封垫片,它通常由柔性石墨复合增强板裁制而成。

根据需要,柔性石墨金属增强复合垫片可制成带不锈钢或碳钢内包边或内外包边。主要特点是:有良好的耐高、低温,耐腐蚀,耐辐射等性能,强度较高,能在高压工况下使用。所需预紧力比使用金属垫片或金属缠绕垫片小。由于柔性石墨具有可塑性和良好的充填性,使用这种垫片时对相配法兰密封面不需要进行精密加工,对法兰密封面上制有“水线”沟槽也能适应,相对来说比较经济。

柔性石墨复合垫片型式分为RF型、MFM型和TG型,分别适用于突面、凹凸面和榫槽面法兰。根据需要,RF型垫片可带不锈钢或碳钢内包边,即为RF-E型。

工业管道检修常用标准、规范:

相关法规标准:

GB20801-2008《压力管道规范工业管道》

GB50235-2010《工业管道工程施工及验收规范》

GB50236-2011《现场设备工业管道焊接工程施工规范》

GB50264-2013《工业设备及管道绝热工程设计规范》

GB50316-2008《工业金属管道设计规范》

GB50184-2011《工业金属管道工程施工质量验收规范》

GB50185-2010《工业设备及管道绝热工程施工质量验收规范》

SH3501-2011《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》

SHT3524-2009 石油化工静设备现场组焊技术规程

DL/T821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程

中外钢管材质对应表:

现场常见问题:

本文来源于互联网,暖通南社整理编辑。

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