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
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 | ||||
直 焊 式 |
(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 | ||||
松 套 焊 接 式 |
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
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
|
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。
| ||||
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 |
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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