202004月12

法兰到底是什么东西?

提到法兰很多小伙伴可能不是特别的了解,在我们日常的生活中见到的也不是特别多,对这个名字也很好奇,就连我也曾经将这个名字误认为是什么食物或者美食的名字。

图片来源:pixabay

 

其实法兰这个名字是flange的音译,最早是由一个叫爱尔恰尔特的英国人在1809年提出来的,并且还同时提出了法兰的铸造方法,但是在后来的相当一段时间都没有广泛的使用,直到二十世纪初,法兰才在各种机械设备以及管道连接上广泛的使用。

:熔焊

什么是法兰

法兰还被人们叫法兰凸圆盘或者凸盘,对于那些搞机械或者工程安装的小伙伴来说法兰应该非常熟悉,它是一种盘状零件,一般是成对使用。

 

主要是用于管道与阀门之间,管道与管道之间以及管道与设备之间等部位,相互连接起到密封作用的零部件,因为在这些设备和管道间的应用非常的多,所以就将两个平面之间用螺栓连接,并且具有密封作用的连接零件都称之为法兰。

 

一般法兰上都有圆孔用于起到固定的作用,如在管道连接处使用时,在两个法兰盘之间加上密封圈,然后用螺栓紧固连接,不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓,法兰使用的主要材质有碳钢,不锈钢以及合金钢等等。

 

由于法兰起到的重要作用和具有良好的综合性能,所以在化工,石化,消防以及排水等行业中广泛使用。

 

法兰作为一种连接件在国际上都广泛使用,这就需要有统一的标准,例如说管道法兰现在主要有二个标准体系。

 

分别是欧洲管道法兰体系,也就是以德国DIN(包括俄罗斯)代表的欧洲管道法兰体系,以美国ANSI管道法兰代表的美洲法兰体系。

 

除此之外还有日本的JIS管道法兰体系,中国也有钢制管道法兰体系GB,但主要尺寸还是以欧洲体系和美洲体系为基础。

 

法兰的种类

 

 

法兰的结构相对简单,它就是由上下法兰片,中间的垫片以及数个螺栓和螺母这三部分组成的。

从法兰的定义上就可以知道其种类繁多,对其分类就需要从不同的维度来区分,如法兰按照连接方式就可以分为,整体法兰,平焊法兰,对焊法兰,松套法兰以及螺纹法兰,这几种也是常见的法兰。

 

整体法兰(IF)一般用于压力较大的管道中,它是一种法兰的连接方式,并都有一个长颈,多采用一次整体铸造成型,而使用的材料一般为碳钢,不锈钢等。

 

平焊法兰又被称为塔焊法兰,它是指在与容器或者管道连接时采用焊接的方式完成的,这种平焊法兰具有装配容易,价格便宜的特点,主要用于压力和振动都比较小的管道中。

 

对焊法兰又被称为高颈法兰,对焊法兰与其它法兰最大的区别就是有一个突出的高颈,突出的高颈壁厚会随着高度逐渐与要对接的管壁厚度和直径一样,这样会增加法兰的强度,对焊法兰主要应用于环境变化比较大的场所,例如说高温高压和低温的管道中。

 

松套法兰又被称为活套法兰,这种法兰多用于一些有色金属以及不锈钢等管道上,连接也是靠焊接来实现的,由于其可以旋转就容易对准螺栓孔,所以多用在大口径管道和经常需要拆卸的连接处,但松套法兰耐压不高,所以也只能用于低压管道的连接。

 

螺纹法兰的法兰盘内有螺纹,这就需要内连接的管道也有外螺纹来实现连接,它是一种非焊接法兰,所以与其它焊接法兰相比较就有着安装拆卸方便的优点,在使用温度极高或者极低的环境下不适合使用螺纹法兰,因为螺纹受到热胀冷缩后容易发生管道泄漏。

 

法兰的生产工艺

 

法兰作为一种连接密封零部件,在生产过程中如果有质量问题就会出现泄露,造成经济损失,环境破坏甚至安全事故,所以法兰的焊接以及生产就显得非常的重要。

 

目前法兰的生产工艺主要有锻造和铸造两种,就来了解一下这两种主要的生产工艺,看看它们之间有什么不一样。

 

锻造法兰

 

锻造法兰是通过锻打机的无数次捶打,让钢材内部的组织结构变得紧密,所以机械性能会比较好,强度也会高,锻造出来的法兰主要适用于那些压力较大的管道中。

 

 

首先是将圆柱形的钢坯按照一定尺寸切割下来,通过加热到一定的温度后让其变成热塑性,并放在冷镦上让锻打机不断的捶打钢坯,让钢坯内部更加紧实,力学性能比原来的钢坯更加好。

 

还要通过冲压机在钢坯上冲压出法兰上面的圆孔,成型的毛坯法兰要放入电炉中进行热处理增加法兰的强度,最后还要对法兰毛坯切割抛光成为可以使用的法兰。

 

铸造法兰

 

铸造法兰具有制造成本低和效率高的特点,可以制造出外形比较复杂的法兰,铸造出来的法兰主要适用于那些压力较小的管道中。

 

铸造法兰也是一种常使用的制造工艺,是将金属熔化成液态钢水,将钢水倒入预热并保持恒温的金属模具中,形成法兰的形状,铸件在一段时间内自然冷却成型后,再用水给其迅速降温脱模,这样也能增加法兰的强度,最后通过抛光及防锈处理后就可以使用了。

 

法兰这种小零件,虽然在整个产品,管路或者机械中并不起眼,但是法兰所起到的作用却非常重要,未来随着法兰材料和工艺的发展,能保证整个接头连接过程中更加的精密和牢固,保证人们的使用安全和可靠。

 

作者:制造原理,文中Gif截取自Youtube《FLANGE PIPE JOINT》《BNG Flange Group -Forging》《Waupaca Foundry company video》

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