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0340;温度应比法兰有较大的滞后.2.2温度引起的法兰变形
升温初期,法兰接管受热升温比法兰环快得多,两者热胀量相差较大,接管的进一步膨胀受到法兰环的约束,从而使法兰产生较大的偏角.
当法兰温度达到稳定时,法兰与接管的温度差最小,转角也趋于减少,但法兰和螺栓的轴向和径向的线胀量却增加了.
2.3升温引起的变形和压力变化对法兰连接系统密封性能的影响
系统升压使垫片的有效紧固力比预紧力小,而系统升温时,螺栓温度升温滞后,法兰升温较快而产生的热胀使垫片进一步压缩,垫片应力又增加,因此,系统升温升压的过程中,垫片的应力变化量取决于升压和升温的共同作用.法兰转角的变化,一方面抑制了因法兰和螺栓的膨胀差引起的垫片应力的进一步升高；另一方面由于法兰的
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瞬间升温过大也会导致不良后果,这是因为垫片会在短时间内被过分压缩,失去较大的回弹能力,同时使法兰产生较大的变形而降到了密封能力.此外,法兰内也会产生较大的不利于密封的瞬态热应力,所以必须控制升温的速度；瞬间降温幅度多大同样也会使法兰在瞬间发生较大变形,并产生较大的瞬态热应力而造成泄漏,控制降温幅度也是必要的.
3.常用垫片的特性
因预紧阶段垫片是靠表面的塑性变形来实现密封的,而在操作阶段是靠垫片的回弹性实现密封,所以理想垫片应是其表面具有良好的塑性变形,内部结构应具有优良的压缩回弹性.因此垫片的结构设计都是围绕着这两种要求来进行的.
3.1石棉橡胶垫
石棉橡胶垫因其质量轻,不易变形、方便运输、存放,耐腐蚀,可以任意剪成各种规格和形状而得到广泛的应用,但因其回弹性很差,只能用于低压环境下.
3.2缠绕垫
柔性石墨缠绕垫是用V型获W型断面的金属带和填充带相间螺旋缠绕而成.后来为提高垫片的强度和可靠性,以及方便安装对中,根据法兰的密封面形式和操作条件不同,分别采用了带外环、带内环、带内外环等结构形式的缠绕垫.
缠绕垫在安装和使用过程中,最常见的破坏形式主要是散架和压溃.
在高温高压情况下,垫片受到的压紧力很大,垫片内的填充物受压产生的内应力向内径方向作用于内层钢带,使内层钢带受到外压作用,当外压力超过一定值时,此钢带围成的钢带圈向内凹陷,使垫片发生局部破坏,导致密封失败,称为压溃现象.缠绕式垫片的压紧比压越高,规格越大就越容易发生压溃.
缠绕垫内的填充物受压产生的内应力沿径向向外产生散架的破坏作用,向内产生压溃的破坏作用,不利于垫片的压紧,故带内外环的垫片的密封效果要比带内环和带外环的垫片要好；又因内压有使垫片产生散架的破坏作用,故带外环的垫片比带内环的密封效果要好.
3.3金属环垫
与金属环垫配用的法兰密封面为环槽面,常用在高温、高压的操作工况下.从理论上讲,金属垫片的密封是圆周线密封,因此,要求金属环垫、法兰梯形槽表面不得有机械缺陷如划痕、凹坑等,表面应光滑洁净.
金属环垫虽然第一次密封效果很好,但因垫片与法兰之间仅为线接触,且这种垫片的密封压紧力又很大,垫片和法兰梯形槽接触点之间的作用力也很大（一般要大于124MPa）,特别是在高温条件下,会使梯形槽表面发生变形、裂纹等不同程度的损伤,一旦密封失效,很难再保证密封效果.即使更换新的垫片,也解决不了泄漏问题,必须对梯形槽表面进行修补、研磨,否则只能将法兰和垫片一起更换.尤其有应力腐蚀介质存在地情况下,裂纹的发生和扩展更为明显或严重.这是金属环垫片在使用过程中最常出现的问题之一.再加上金属环垫的安装拆卸比较困难等因素,国外从70年代已开始采用高压缠绕垫来代替金属环垫,目前已基本不用金属环垫.
4.分析泄漏的方法
法兰的泄漏是绝对的,不漏是相对的.要求法兰密封达到绝对不漏是不可能的.我们应该做到的是按生产过程的重要性、危险性以及安全和经济的要求来确定相应的零泄漏标准.一般工业的零泄漏的界限是：1.6×10-3cm3/s的体积泄漏率.
管道连接法兰泄漏的主要原因通常有以下几个方面：
（1）由于密封垫片压紧力不足,安装密封垫出现偏装,螺栓松紧不一,两法兰中心线偏移,导致管道压力提升后发生泄漏.（2）管道工艺设计不合理,减震措施不到位或外界因素造成管道震动,致使螺栓松动,造成泄漏.
（3）管道变形或因沉降原因,法兰部位受力不均等造成泄漏.
（4）管道热胀冷缩等原因造成连接螺栓的伸长及变形,在季节交替时出现泄漏.
（5）密封垫片长期使用,产生塑性变形、回弹力下降以及垫片材料老化等造成泄漏.
（6）由于垫片和法兰质量问题造成泄漏.
分析法兰的泄漏的原因一般有两种途径：第一种是垫片本身的渗透作用；第二种是垫片与法兰密封面间间隙的泄漏.由于新型密封材料的不断出现,第一种泄漏已不存在问题.日常发生的绝大多数泄漏都是第二种泄漏.下面就第二种泄漏来作一下分析.
在某一特定操作条件下,法兰连接所能达到的泄漏率低于某一规定的指标泄漏率；或在规定的泄漏条件下,法兰连接能够承受特定的操作条件,满足这个指标泄漏率或特定操作条件的法兰连接即为不泄漏或紧密的,反之,则会泄漏,或者说是不紧密的.
对法兰的紧密性分析可以从两方面着手.一是泄漏率的预测：已知螺栓的预紧荷载和操作压力,分析法兰连接结构是否满足规定的指标泄漏率的要求；二是泄漏率的控制：在给定的工况条件下,使法兰连接达到某一指标泄漏率时所需的螺栓预紧力是多大.
5.改善密封元件对泄漏的影响
5.1法兰
法兰在工作中受力状况很复杂,螺栓、垫片、内压都直接对法兰产生作用力,这些力可能会导致法兰的不规则变形.这些作用力从强度方面来讲是没有问题的,但这些变形可能会导致法兰泄漏.因此,在法兰设计时不仅满足其强度要求,还要满足法兰不泄漏所要求的最小变形,即法兰应按刚度理论进行设计.
5.2螺栓
众所周知,拧紧螺栓能提高密封效果,减少泄漏率,但因受法兰和螺栓自身的强度和刚度限制,这种方法达到一定程度后无效.
安装顺序不当也会产生泄漏,正确的螺栓禁固顺序（十字交叉等距对称）对保证法兰连接点的密封和缩短上紧操作时间是极为重要的.
5.3垫片
提高密封效果,减少泄漏的最有效地手段还是更新核心元件――垫片,现有垫片的材质和结构各种各样,只要结合实际情况正确选用,基本上都能满足要求.当然,随着科学技术的发展,作为垫片的新材料不断涌现,结构更为完善的垫片不断出现,对密封机理的研究不断深入,密封技术也定会不断提高.
6.管道专业应注意的泄漏问题
6.1法兰等级的确定应充分考虑对法兰密封的影响
确定法兰等级除考虑满足操作条件下的强度条件外,还要考虑自设计温度下的刚度要求,否则法兰在力和力矩的作用下变形过大,易发生泄漏,此时应提高法兰等级.
6.2尽量减少作用于法兰上的力和力矩
使法兰分开的作用力必然减小垫片和法兰间的残余压紧力,当这个力过大,垫片的残余压紧力小于垫片的有效压紧力时,必然会发生泄漏.
力矩使垫片的受力不均,垫片某一部分的有效压紧力比无力矩时的大,而另外某一部分的有效压紧力比无力矩作用时小,当最小部分的残余压紧力小于垫片的有效压紧力时,泄漏便在此处发生.
6.3冷紧在一定的情况下也能减少泄
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