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鋼制管法蘭技術(shù)條件與相關(guān)要求簡要?dú)w納與分析(一)

來源: 上海閥門 時(shí)間: 2012-05-29 點(diǎn)擊: 8,625

1.概述

法蘭作為一種連接件,是管線配管設(shè)計(jì)不可缺少的零件,也是閥門設(shè)計(jì)外接口的主要設(shè)計(jì)輸入。準(zhǔn)確理解標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定,設(shè)計(jì)并制造符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連接法蘭,是保證管線與閥門正確連接的基礎(chǔ),同時(shí)也是閥門與管道正常運(yùn)行的保證。

目前國際上流行的管法蘭標(biāo)準(zhǔn)主要有兩大體系,即以德國DIN標(biāo)準(zhǔn)為代表的歐洲管法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系和以美國ANSI管法蘭為代表的美洲管法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著國際交流和國際貿(mào)易的日益增加,各類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)作為國際技術(shù)平臺的作用也越來越重要,世界上一些工業(yè)先進(jìn)國家都希望將本國標(biāo)準(zhǔn)納入世界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)體系中去,特別是日本,其鋼制管法蘭的壓力等級和公稱尺寸與上述兩個(gè)法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系都存在較大差異,不能與之互換,目前正在努力爭取在修訂ISO 7005.1 金屬管法蘭第一部分《鋼制法蘭》的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),將日本國家管法蘭標(biāo)準(zhǔn)納入到ISO 7005.1 中去,因此,將其原有的JIS B2220:2001《鋼焊接型管法蘭》和JIS B2238:1996《鋼管法蘭通則》統(tǒng)一綜合修訂為JISB2220:2004,并將修訂后的JIS B2220:2004提交國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)(ISO),以便使其納入ISO 7005.1之標(biāo)準(zhǔn)中,如能成為現(xiàn)實(shí),到那時(shí)國際管法蘭標(biāo)準(zhǔn)可能將由歐洲體系、美洲體系和日本體系三大標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成。

多年來,我國根據(jù)國內(nèi)外市場的需求,一直致力于管法蘭和密封墊片等的研究和標(biāo)準(zhǔn)制定工作,各行業(yè)和部門也都根據(jù)實(shí)際需要制定各自的鋼制管法蘭標(biāo)準(zhǔn),可以說是種類繁多,各成體系,同時(shí)又互相關(guān)連,通用性很大?,F(xiàn)在主要有GB/T9112~9124:2000(歐洲體系與美洲體系共存),HG 20592~20604:1997(歐洲體系),HG20615~20625:1997(美洲體系),JB/T74~90:1994:(歐洲體系),SH 3406:1996(美洲體系)等標(biāo)準(zhǔn)體系的管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。其中的GB/T和HG標(biāo)準(zhǔn)中的歐洲體系標(biāo)準(zhǔn),完全采用了ISO 7005.1標(biāo)準(zhǔn)中的歐洲體系,而JB/T則是在延用原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ),納入了ISO 7005.1的相關(guān)尺寸。但PNl6.0MPa和PN20.0MPa系列、PNl.0 MPa DN80、PN0.6MPa和PN0.25MPa DN500 與歐洲體系不同。在美洲體系中,都是按ANSI標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的,因此,可以達(dá)到互換。

為了方便使用,本文主要對鋼制管法蘭的各標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)條件和相關(guān)要求進(jìn)行總結(jié)歸納。歐洲體系則主要以國內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)為主。

2.法蘭類型與密封面形式代號及密封面表面

2.1 法蘭類型及代號見表1

表1 法蘭類型及代號
法蘭類型 代號
GB/T HG JB/T
歐體
SH3406
美體
ANSI JIS B2220
歐體 美體 歐體 美體 B16.5 16.47
整體 (1) IF LF     IT


(帶頸)
對焊
WN WN WN(2) WN
平焊 板式   DL         SOP
帶頸 SO SO   SO   SOH
(帶頸)
承插焊
  SW SW   SW   SW
(帶頸)螺紋 Th Th   PT   TR




對焊環(huán)帶頸       LJ   LJ
對焊環(huán)板式   PJ/SE LT/SE      
平焊環(huán)板式   PJ/RJ          
翻邊環(huán)板式              
法蘭蓋 BL BL 不標(biāo)注 BL
襯里法蘭蓋     LB(S)            

注:(1)在代號欄中劃“V”者為標(biāo)準(zhǔn)中有該種法蘭類型,但未有給定代號。

(2)SH3406標(biāo)準(zhǔn)中,DN>600時(shí),只有帶頸對焊(WN)一種類型。

(3)格中空白時(shí),表明該標(biāo)準(zhǔn)中無此類型法蘭。

2.2密封面形式及代號見表2

表2 法蘭密封面型式及代號
密封面型式 代號
GB/T HG SH JIS ANSI
全平面 FF/FF(A) FF FF FF
凸面 RF/RF(A) RF/RF(A) RF RF
凸凹面 凸面 MF M MFM M MF LM MF MF-M
凹面 F FM LF MF-F
凖槽面 凖面 TG T TG T TG TF   TG-T
槽面 G G GF TG-G
環(huán)槽面 RJ RJ RJ /

2.3 密封面表面要求

2.3.1 密封面表面粗糙度各標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定見表3

表3 密封面表面粗糙度
標(biāo)準(zhǔn)編號 全平面與凸面 凸凹面
MF
凖槽面
FG
環(huán)槽面
RJ
FF、RF FF(A)、RF(A)(密紋水線)
(平面) 粗糙度 深度 節(jié)距 刀具圓角
GB/T 3.2~6.3 3.2~12.5 0.05 0.8 1.6 3.2~12.5 0.8~3.2 0.4~1.6
HG 6.3~12.5
1.6~6.3
6.3~12.5 0.05 0.8 1.6 1.6~3.2 1.6~3.2 0.4~1.6
JB/T 3.2~12.5         1.6~6.3 0.8~3.2 0.4~1.6
SH3406 6.3         <6.3 <6.3 <1.6
ANSI B16.5   3.2~12.5   0.6~1.0 1.6 <3.2 <3.2 <1.6
ANSI B16.47   6.3~12.5   0.46~0.56 1.6     <1.6
JIS B2220 3.2~6.3 3.2   0.25~0.30 0.8 <3.2 <3.2  
  0.36~0.42 1.6
6.3   0.35~0.42 0.8
  0.52~0.60 1.6

注:(1)FF (A)和RF (A)欄內(nèi)的深度、節(jié)距和刀具圓角的單位為mm;

(2)HG標(biāo)準(zhǔn)中,F(xiàn)F與RF欄內(nèi)的上下兩組數(shù)據(jù),上方為FF的數(shù)據(jù),下方為RF的數(shù)據(jù);

(3)JB/T標(biāo)準(zhǔn)中沒有全平面(FF)法蘭的型式。

2.3.2密紋水線適用密封面型式

(1)B16.5標(biāo)準(zhǔn)中,也適用于寬凸凹面,數(shù)據(jù)與凸面相同。

(2)JB/T與SH標(biāo)準(zhǔn)中對密紋水線沒有做出規(guī)定,用戶如要求,應(yīng)在合同中規(guī)定要求。

2.3.3 密封面表面允許的缺陷

一般情況下,法蘭密封面表面是不應(yīng)該允許有任何缺陷的,這也是一般所公認(rèn)的,但美國標(biāo)準(zhǔn)B16.5與B16.47考慮到鑄造工藝的特殊性,在使用非金屬墊片的情況下,做出了對密紋水線型密封面表面允許的缺陷規(guī)定,歸納為表4。

表4 密紋水線最終加工允許存在的缺陷
公稱管徑
in
不超過齒底部缺陷的最大徑向突起 超過齒底部深度缺陷的最大深度與徑向突起
in mm in mm
≤2-1/2 0.12 3.05 0.06 1.52
3 0.18 4.57 0.06 1.52
4~6 0.25 6.35 0.12 3.05
8~14 0.31 7.87 0.18 4.57
16 0.38 9.65 0.18 4.57
18~36 0.50 12.70 0.25 6.35
38~48 0.56 14.22 0.28 7.11
50~60 0.62 15.75 0.31 7.87

注:(1)缺陷問的距離必須大于4倍的允許缺陷的距離。

(2)徑向超過鋸齒槽的缺陷是不允許的。

本文表4是按B16.5中表3和B16.47表16(6.1.5條規(guī)定)兩表進(jìn)行歸納的。最大徑向突起,標(biāo)準(zhǔn)中的定義為:按缺陷的外半徑與內(nèi)半徑之差進(jìn)行計(jì)算的。且兩個(gè)半徑均以法蘭孔分布圓中心為圓心。在B16.47中還規(guī)定,深度小于齒深一半的缺陷不應(yīng)做為拒收的原因。

國內(nèi)各法蘭標(biāo)準(zhǔn)中(包括轉(zhuǎn)化美國標(biāo)準(zhǔn)的HG與GB/T標(biāo)準(zhǔn)等)均沒有對密紋水線表面的缺陷做出規(guī)定。幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對加工后表面的驗(yàn)收規(guī)定基本相同,主要有以下兩條:機(jī)械加工表面不得有毛刺,有害的劃傷和其他降低法蘭強(qiáng)度及連接可靠性的缺陷;二是環(huán)連接面槽的兩側(cè)面不得有機(jī)械加工引起的裂紋、劃痕、創(chuàng)傷等表面缺陷。

MSS SP—44《鋼制管道法蘭》由于其規(guī)定的材料為鍛件和鋼板,因此也沒有上述規(guī)定。

3.尺寸公差與形位公差

3.1 法蘭厚度C

3.1.1 法蘭厚度均有不同的正向公差,具體見表5

表5 法蘭厚度公差
標(biāo)準(zhǔn)編號 法蘭類型 尺寸范圍 公差尺寸
法蘭厚度(C) 公稱通徑(DN)
GB/T、JB/T、HG歐體 標(biāo)準(zhǔn)中
所有類型
C<18   0、+2.0
18<C<50   0、+3.0
C>50   0、+4.0
HG歐體
SH3406、B16.5
標(biāo)準(zhǔn)中
所有類型
  DN≤450 0、+3.2
  DN>450 0、+4.8
B16.47 標(biāo)準(zhǔn)中
所有類型
C<25.4   0、+3.05
25.4<C<50.8   0、+4.83
50.8<C<76.2   0、+7.87
C<76.2   0、+9.65
JIS B2220 所有類型 C<20   0、+1.5
20<C<50   0、+2.0
C>50   0、+3.0

3.1.2 法蘭厚度公稱尺寸的確定

法蘭厚度公稱尺寸由于法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系、密封面型式或壓力等級不同,在不同的標(biāo)準(zhǔn)中有不同的規(guī)定。歐洲體系中,突面法蘭、凸凹面法蘭、榫槽法蘭(JB/T除外),一般將突臺和槽深尺寸計(jì)算在法蘭厚度尺寸之內(nèi),JB/T的凸凹面法蘭、榫槽面法蘭和環(huán)連接面法蘭的突臺不計(jì)算在法蘭厚度之內(nèi)。美洲體系中,壓力等級小于等于300磅級(PN≤5.0MPa)的凸面法蘭,其0.06in(1.6mm)的突臺尺寸計(jì)算在法蘭厚度之內(nèi);壓力等級大于等于400磅級(PN≥6.8 MPa)的凸面法蘭,其O.25 in(6.4mm)的突臺高度和所有凸凹面、榫槽面和環(huán)連接面法蘭凸臺高度和槽深則不計(jì)算在法蘭厚度之內(nèi)。JIS B2220 標(biāo)準(zhǔn)則將突臺和槽深計(jì)算在法蘭厚度之內(nèi)。具體見表6。

表6 法蘭厚度公稱尺寸的規(guī)定
類別 標(biāo)準(zhǔn)及體系 壓力等級 密封面型式
突臺與槽深
計(jì)算在法蘭
厚度之內(nèi)
GB/T
HG、SH
歐體 所有壓力等級 RF、MF、TG
美體 PN≤5.0MPa(300#) RF
JB/T 所有壓力等級 RF、MF
ANSI ≤300磅級(PN5.0MPa) RF
JIS B2220 5K、10K、16K、20K、30K FF、RF、MF、TG
突臺與槽深
不計(jì)算在法蘭
厚度之內(nèi)
HG、SH 歐體 所有壓力等級 RJ
美體 PN≤6.8MPa(400#) RF
  所有壓力等級 MF、TG、RJ
JB/T 所有壓力等級 MF、TG、RJ
ANSI ≥400磅級(PN6.8MPa) RF
所有壓力等級 MF、TG、RJ

注:SH3406標(biāo)準(zhǔn)中只有美洲體系。

3.2 法蘭外徑

法蘭外徑公差主要與通徑和法蘭厚度有關(guān),具體見表7。

表7 法蘭外徑公差
標(biāo)準(zhǔn)及體系 法蘭種類 尺寸范圍 公差范圍
公稱通徑DN 法蘭外徑ΦD
GB/T
JB/T
HG(歐體)
所有型式 DN≤150   ±2.0
DN200~500   ±3.0
DN600~1200   ±5.0
DN≥1400   ±7.0
HG(美體) WN DN>600   ±4.0
SH3406 所有型式 DN≤600時(shí) DN≤Φ610 ±1.6
DN>Φ610 ±3.2
WN DN>600   ±4.0
JIS B2220 IT DN≤1000   -2,上限不規(guī)定
DN>1000   -3,上限不規(guī)定
IT以外 DN≤600   ±1.5
DN>600   ±3.0

注:(1)HG歐體標(biāo)準(zhǔn)中,DN≥1800時(shí),公差范圍為±10.mm;

(2)HG美體標(biāo)準(zhǔn)中,DN≤600,ANSI B16.5及B16.47中均以法蘭外徑公差來做具體規(guī)定。

3.3 密封面公差

3.3.1 密封面直徑公差

(1)突面突面的直徑公差,各標(biāo)準(zhǔn)體系的給定方法不同,歐洲體系和日標(biāo)中是按法蘭的公稱通徑分段給出,而美洲體系則是按突臺的高度給出,具體見表8。

表8 法蘭突臺直徑公差
標(biāo)準(zhǔn)及法蘭體系 法蘭類型 尺寸范圍 公差范圍
公稱通徑 突臺高
GB/T(歐)、JB/T、
HG(歐)
所有類型 DN≤250   -1.0,+2.0
DN>250   -1.0,+3.0
GB/T(美)、SH、
HG(美)、B16.5
所有類型 (DN≤600) 1.6 ±0.8
6.4 ±0.5
WN、BL DN>600   ±0.8
B16.47 WN、BL (DN>600) 1.6 ±1
6.4 ±2
JIS B2220 所有類型 DN≤700   ±0.8
DN>700   ±1.5

注:在 GB/T(美體)中,其突臺高度分別為2與7,突臺直徑公差分別為±1.O和±2.O。

(2)凸凹面和榫槽面其相互配合的公稱尺寸間隙不同。在歐體中,其名義尺寸的間隙一般為1 mm,其直徑公差分別按基孔制和基軸制原則單向給出,公差值為0.5。在美洲體系中,其公稱尺寸的間隙一般為1.5mm(DN00 為2.0mm),其公差值則按公稱尺寸雙向給出.公差值為±O.5,這樣擴(kuò)大了加工尺寸的公差帶。日標(biāo)也是按通徑分段,按公稱尺寸給出雙向公差。具體見表9。

表9 凸凹面和凖槽面直徑公差
標(biāo)準(zhǔn)與體系 尺寸類別 法蘭類型 尺寸范圍 公差范圍
GB/T、JB/T、
HG(歐)
臺內(nèi)徑、槽內(nèi)徑 所有類型 所有尺寸 -0.50、0
臺內(nèi)徑、槽內(nèi)徑 0、+0.50
HG(美)、
SH、B16.5
  所有類型 所有尺寸 ±0.5
JIS B2220   LJ之外 DN≤500 ±0.3
500<DN<1000 ±0.35
1000<DN<1500 ±0.40
DN>1500 ±0.50

注:HG美標(biāo)體系中的HG 20624中沒有發(fā)現(xiàn)公差范圍規(guī)定,按其他美洲體系標(biāo)準(zhǔn)一并給出。

3.3.2突臺高度和槽深公差

(1)突面法蘭突臺高度

突面法蘭突臺高度為非重要控制尺寸。除在國內(nèi)的JB/T與HG(包括歐洲體系和美洲體系)標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定外,其他標(biāo)準(zhǔn)都來做具體規(guī)定。在有規(guī)定的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中,其公差也是相當(dāng)大的,即當(dāng)突臺高度分別為2、3、4、5時(shí),規(guī)定的公差上限為0,下限分別為-1、-2、-3、-4,即保證突臺高度在1mm以上即可。

(2)凸凹面和榫槽面的臺高與槽深

在各自的標(biāo)準(zhǔn)中有不同的規(guī)定,在歐洲體系中一般臺高為正向公差(+O.50),槽深為負(fù)向公差(-0.50),而JIS標(biāo)準(zhǔn)中則為雙向公差(±O.2),美洲體系中一般沒做具體規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定的見表10。

表10 凸凹面和凖槽面臺高于槽深公差
標(biāo)準(zhǔn)代號 法蘭類型 尺寸范圍 公差范圍
臺高 槽深
GB/T、JB/T、HG 所有類型 所有尺寸 0、+0.50 -0.50、0
SH 所有類型 所有尺寸 0、+0.40 -0.40、0
JIS B2220 所有類型 所有尺寸 ±0.20 ±0.20

注:HG中美洲體系沒有此項(xiàng)公差規(guī)定。

3.3.3環(huán)連接面(RJ)

在有環(huán)連接面尺寸公差的標(biāo)準(zhǔn)中,其規(guī)定都是相同(包括項(xiàng)目和數(shù)值)。日標(biāo)中沒有RJ密封面法蘭。環(huán)連面的尺寸公差見表11。

表11 環(huán)連接面密封
環(huán)槽尺寸 環(huán)槽深度
E
環(huán)槽頂寬
F
中心圓直徑
P
環(huán)槽角度
23°
環(huán)槽圓角
Rmax
密封面直徑
d
公差值 0、+0.40 ±0.20 ±0.13 ±0.5° ±0.10 ±0.50

3.4 螺栓孔

3.4.1 螺栓孔直徑

在歐洲體系中,螺栓與螺栓孔的間隙是按螺栓的直徑給出的,螺栓直徑大,其間隙則越大。而美洲體系和日標(biāo)其間隙基本是固定的。日標(biāo)中的間隙均為3mm,美標(biāo)中經(jīng)公英制換算其間隙為3.05、3.18、3.3 (0.12、O.125、0.13in)三個(gè)數(shù)據(jù)。法蘭螺栓孑L直徑公差,在國內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)中(歐洲體系和美洲體系)均為±O.50,在美國ANsI標(biāo)準(zhǔn)中,則為單向正公差,DN≤250時(shí),其正向偏為0.8;DN≥300時(shí),其正向公差為1.6。

3.4.2 螺栓孔分布圓直徑

螺栓孔分布圓的公差成兩個(gè)體系,即歐洲體系的以螺栓直徑進(jìn)行分檔,而美洲體系和日標(biāo)則按公稱通徑進(jìn)行分檔,具體數(shù)值見表12。

表12 螺栓孔分布圓直徑公差
標(biāo)準(zhǔn)代號及體系 法蘭類型 尺寸范圍 公差值
公稱通徑 螺栓直徑
GB/T、JB/T、HG(歐體) 所有類型   M10~M24 ±1.0
M27~M33 ±1.25
M36~M52 ±1.5
≥M56 ±2.0
HG(美體) 所有類型 所有尺寸 ±1.6
SH、B16.5、B16.47   DN≤300   ±0.8
DN>300   ±1.6
JIS B2220   DN≤950   ±0.8
DN>950   ±1.5

3.4.3兩相鄰螺栓孔弦心距

在歐洲體系中,按螺栓直徑分段給出相鄰兩孔弦心距的公差;美洲體系和JIS標(biāo)準(zhǔn)中所有尺寸的公差均為±0.8,具體公差值見表13。

表13 兩鄰螺栓孔弦心距公差
標(biāo)準(zhǔn)代號及體系 法蘭型式 尺寸范圍 公差值
GB/、HG(歐體) 所有類型 M10~M24 ±0.50
M27~M33 ±0.625
M36~M52 ±0.75
≥M56 ±1.0
JB/T 所有類型 M10~M24 ±0.5
M27~M56 ±0.8
HG(美體)、SH、ANSI、JIS 所有型式 所有尺寸 ±0.8

3.4.4 任意兩螺栓孔弦心距

在歐洲體系中,按公稱通徑分段給出了任意兩螺栓孔的弦心距公差。美洲體系和JIS標(biāo)準(zhǔn)中則無此項(xiàng)規(guī)定,只有上條中的相鄰兩螺栓孔的弦心距公差,即保證在未注公差的范圍內(nèi)即可滿足要求。歐洲體系中的任意兩孔弦心距公差見表14。

表14 任意兩螺栓孔弦心距公差
標(biāo)準(zhǔn)代號及體系 法蘭類型 尺寸范圍 公差值
GB/T、JB/T、HG(歐體) 所有類型 DN≤500 ±1.0
DN600~DN1200 ±1.5
DN>1400 ±2.0

3.4.5螺栓孔分布圓與密封面的同軸度

在歐洲體系和美洲體系中,分別按公稱通徑分段給出了螺栓孔分布圓與密封面的同軸度公差,具體見表15,JIS標(biāo)準(zhǔn)對該項(xiàng)公差沒有做具體規(guī)定。

標(biāo)準(zhǔn)代號及體系 法蘭類型 尺寸范圍 公差值
表15 螺栓孔分布圓與密封面的同軸度公差
GB/T 所有型式 DN≤65 Φ1.0
DN80~DN150 Φ2.0
DN200~DN500 Φ3.0
DN≤600 Φ4.0
JB/T
HG(歐體)
所有型式 DN≤100 Φ1.0
DN≥125 Φ2.0
HG(美體)
ANSI、(SH)
所有型式 DN≤≤65 <0.8
DN≥80 <1.6

3.4.6 螺栓支撐面與密封間不平行度(夾角)

ANSI標(biāo)準(zhǔn)對該項(xiàng)公差沒做具體規(guī)定。國內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)及JIS標(biāo)準(zhǔn)中均不大于1°(SH3406在6.3.5條中申明,沒有列入公差表中)。

未完,待續(xù)……

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