该法兰密封面由一凹面和一凸面组合而成,垫片放置在凹面内,其适用的垫片有:各种非金属平垫、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片(基本型或带内环的)、金属波形垫、金属平垫、金属齿形垫。
与平面法兰相比,凹凸面法兰中垫片不易被挤出,装配时便于对中,工作压力范围比平面法兰宽,用于密封要求较严的场合。但对于操作温度高,封口直径大的设备,使用该种密封面时,垫片仍存在被挤出的可能。例如某换热器,压力2.45MPa,温度250℃,使用纯铝平垫片。根据表2-2提供的数据,纯铝使用温度为425℃,其密封应该可靠。事实上,换热器投入运转不久就出现泄漏,二次紧固后也仅维持一段时间。经停车检查,发现垫片内径发生***变形。其原因是纯铝的塑性良好,250℃时的屈服强度约是常温下的15%,延伸率高达4~5倍,这就是说在高温下铝垫的压延、蠕变现象严重。因此垫片和法兰面之间无法保持所需要的密封比压,故必须更换垫片材质或采用榫槽面法兰以及带有两道止口的凹凸面法兰(如高压密封中,金属平垫所采用的法兰面结构)予以解决。
3.榫槽面法兰
法兰是一种盘状零件,在管道工程中最为常见,法兰都是成对及与阀门上的配套法兰使用的。 在管道工程中,法兰主要用于管道的连接。在需要连接的管道,各种安装一片法兰盘,低压管道可以使用丝接法兰,4公斤以上压力的使用焊接法兰。两片法兰盘之间加上密封垫,然后用螺栓紧固。不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓。
水泵和阀门,在和管道连接时,这些器材设备的局部,也制成相对应的法兰形状,也称为法兰连接。 凡是在两个平面在周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件,一般都称为“法兰”,如通风管道的连接,这一类零件可以称为“法兰类零件”。 但是这种连接只是一个设备的局部,如法兰和水泵的连接,就不好把水泵叫“法兰类零件”。比较小型的如阀门等,可以叫“法兰类零件”。
垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环。大多数垫片是从非金属板裁下来的,或由专业工厂按规定尺寸制作,其材料为石棉橡胶板、石棉板、聚乙烯板等;也有用薄金属板(白铁皮、不锈钢)将石棉等非金属材料包裹起来制成的金属包垫片;
还有一种用薄钢带与石棉带一起绕制而成的缠绕式垫片。普通橡胶垫片适用于温度低于120℃的场合;石棉橡胶垫片适用于对水蒸气温度低于450℃,对油类温度低于350℃,压力低于5MPa的场合,对于一般的腐蚀性介质,最常用的是耐酸石棉板。在高压设备及管道中,采用铜、铝、10号钢、不锈钢制成的透镜型或其他形状的金属垫片。高压垫片与密封面的接触宽度非常窄(线接触),密封面与垫片的加工光洁度较高。
低压小直径有丝接法兰,高压和低压大直径都是使用焊接法兰,不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。