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管道系统最常用的 6 种法兰:类型、用途和选型要点

Lucas Wang

管道项目里法兰选错了,轻则泄漏返工,重则出安全事故。下面按工况把最常用的几种法兰讲清楚,方便选型。

管道上最常用的法兰有六种:带颈对焊法兰(WN)、带颈平焊法兰(SO)、承插焊法兰(SW)、螺纹法兰(TH)、松套法兰(LJ)和法兰盖(BL)。每种法兰适用的压力、温度和安装方式不同,选型时按这三点来定。

几种不锈钢法兰摆放在一起

很多人觉得法兰都差不多。实际上每种法兰的受力方式、安装难度和价格差别很大。下面逐一说明最常见的几种,以及现场容易出错的地方。

高温高压、有毒介质用哪种法兰?

管线是高温高压工况,或者介质有毒,连接处就不能出问题。这时要用强度最高的法兰。

苛刻工况用带颈对焊法兰。它的锥形长颈加强了接头,把法兰上的应力过渡到管子上,适合高压、高温和危险介质,连接可靠,不易泄漏。

带锥形长颈的不锈钢对焊法兰

关键管线上优先选对焊法兰。它价格高,安装也最麻烦:管端要按法兰颈部开坡口,对中要准,焊完通常还要做射线检测(RT),确认焊缝没有缺陷。这些都会增加工期和费用,换来的是长期运行可靠。对安全要求高、要长期稳定运行的管线,选对焊法兰。

对比项 带颈对焊法兰 带颈平焊法兰
承压能力 优 一般到良好
抗疲劳强度 优 差
安装成本 高 低
技术要求 高,焊工和管工都要熟练 中等
适用场合 高压、关键系统 低压、一般公用管线

一般低压管线用哪种法兰?

普通用途的管线压力不高,预算又紧,需要一种便宜、好装、够用的法兰。

带颈平焊法兰是一般低压管线最常用的选择。价格比对焊法兰低,安装也简单得多:管子直接插进法兰,内外两侧各焊一道即可。

带颈平焊法兰套在不锈钢管上

大多数工厂里,带颈平焊法兰用得最多。它便宜,安装时容错也大:管子下料长度差一点没关系,法兰套上去还能调整,焊工组对快很多。外侧在颈部焊一道,内侧在孔口焊一道。代价是强度明显低于对焊法兰。高压管线、温度变化大或振动大的系统不要用平焊法兰,长期受这类应力容易开裂。普通水管、低压工艺管线和其他非关键管线,用平焊法兰最划算。

小口径管线用哪种法兰?

小口径管线一般指 2 英寸(DN50)以下。压力高的时候,平焊法兰强度不够,对焊法兰在这么小的尺寸上又显得笨重。

小口径高压管线首选承插焊法兰。管子插进法兰的承口,在外侧焊一圈,连接强度好,安装比小规格对焊法兰省事。

插入管子、准备施焊的承插焊法兰

承插焊法兰用在小管线上,流道平顺,结构强度也好。管子插进承口后自然对正,方便焊前对中。管端不用开坡口,小口径管线能省下不少准备时间。有一个细节新手常做错:管子插到底以后,要往外退约 1.5 mm(1/16 英寸)再焊,留出膨胀间隙。管线运行时受热伸长,没有这个间隙,管端会顶住承口底部,焊缝根部应力很大,时间长了就会开裂。

不能动火的场合用哪种法兰?

有些区域禁止动火,比如有爆炸性气体的区域,或者已经投用、办不下动火证的装置。管子要接,但不能焊。

不能焊接时用螺纹法兰。法兰内孔有螺纹,和管端螺纹配合,直接拧上即可。适合防爆区域,也适合需要快速装拆的临时管线。

用扳手把螺纹法兰拧到管子上

螺纹法兰最大的好处是不用焊,一把管钳就能装。炼油厂、化工厂里动火证难办的地方常用它,不想动火的压缩空气、水等公用管线也适合。缺点同样明显:螺纹本身就是潜在的泄漏通道。振动大或温差大的系统,管子反复伸缩,螺纹会慢慢松动。危险介质和高压管线不要用螺纹法兰。低风险场合,它很实用。

高合金法兰怎么降成本?

介质腐蚀性强,项目要用双相钢、哈氏合金这类特殊材料。整只法兰都用这些材料做,价格很高。

高合金管线可以用松套法兰省钱。它由两部分组成:碳钢背法兰和一段高合金翻边短节。只有翻边接触介质,耐腐蚀性能保住了,成本降了下来。

翻边短节和背法兰组成的松套法兰

这是控制预算的常用做法。比如需要一只 10 英寸的哈氏合金法兰,整只做价格很高。改用松套结构,只买一段哈氏合金翻边短节焊在管子上,再套一只普通碳钢背法兰。承压和螺栓紧固力由背法兰承担,贵的合金只用在接触腐蚀介质的地方,能省下一大笔。另外,背法兰可以绕翻边自由转动。大口径固定法兰对螺栓孔很费劲,松套法兰装起来快得多。

法兰盖为什么关系到安全?

管线末端要封堵,可能是给以后接管预留,也可能是检修时要隔断一段系统。看上去只是一块实心板。

法兰盖是一块实心圆盘,用来封堵管线或设备接管口。结构简单,但要承受系统全压,是管道系统里受力最大的部件之一。

大型法兰盖用螺栓固定在管线末端

法兰盖不能马虎,用薄板代替来省钱很容易出事。普通法兰两侧压力平衡,应力集中在垫片处。法兰盖整面承受管线压力,像鼓面一样受力,力量很大。它最重要的用途是检修隔离:检修泵或阀门时,先关阀,再装法兰盖,确保管线完全隔断。法兰盖一旦失效,检修人员会直接面对满压介质。选法兰盖时,压力等级一定要和管线一致。

小结

高应力工况选对焊法兰,一般管线选平焊法兰,小口径高压管线选承插焊法兰,不能动火的地方选螺纹法兰,高合金管线用松套法兰降成本,封堵和检修隔离用法兰盖。先按压力、温度和安装条件定法兰类型,再定材质和压力等级。

华博管业 2004 年成立,公司在温州,工厂在浙江丽水,生产不锈钢管件和锻造法兰,也供应不锈钢管。常备材质 304/304L、316/316L、310S、321、2205、2507,可提供 MTR。询价微信/电话 188 8280 7238,我们一般一个工作日内回复。

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