[实用新型]采用密封焊元件的法兰连接结构

说明书

技术领域

本实用新型属于压力容器和压力管道技术领域，涉及一种用于高温、高压、易燃、易爆、毒性程度高等操作介质的设备的法兰连接结构。

背景技术

法兰连接结构是压力容器与管路中广泛使用的部件之一，通常由法兰、螺栓（柱）、螺母及垫片组成。在实际应用中，由于连接件或被连接件强度破坏所引起法兰密封失效现象较少，多数是因密封产生的泄漏。泄漏有垫片渗漏及垫片与法兰密封面之间的介面泄漏两种途径。

随着炼油、化工技术的不断发展，装置不断朝着高参数化（高温、高压）及大型化方向发展，相应地，设备的参数也不断提高，尤其是在高温、高压、易燃、易爆、毒性程度高等操作介质的设备和管路中，需要采用一种安全、可靠的法兰连接结构。

现有的法兰连接结构中，按照法兰连接结构的密封机理，基本上分为两类，一类是以垫片作为密封元件的法兰连接结构，另一类是无垫片的焊接密封法兰连接结构。

第一类法兰连接结构，垫片有非金属垫片（橡胶垫、石棉橡胶垫、聚四氟乙烯垫、聚四氟乙烯包覆垫、柔性石墨垫等）、半金属垫片（又称组合式垫片，主要有金属包垫片、金属缠绕垫、柔性石墨复合垫、齿形组合垫等）及金属垫片（主要有金属实心平垫、波纹板垫、齿形垫、椭圆垫及八角垫等）三种。在预紧状态下，法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于密封面之间的垫片压紧，并使垫片在螺栓力作用下产生弹塑性变形以填满法兰密封面的不平间隙，形成初始密封；在操作状态下，螺栓在介质压力作用下被拉伸，法兰密封面沿着彼此分离的方向移动，密封面与垫片之间的压紧应力及垫片上的压紧应力随之降低，此时垫片通过回弹补偿法兰和螺栓的位移，且垫片上的剩余压紧应力仍不小于垫片的工作密封比压（发生临界泄漏时垫片上的剩余压紧应力），从而以保证操作状态下的密封。

第二类法兰连接结构，通常采用密封焊元件替代垫片，常用的密封焊元件有板式、焊唇式、卵形空腔式及Ω形等结构形式。法兰与配对法兰通过螺栓压紧，法兰与配对法兰通过密封焊元件并采用密封焊来保证密封，法兰和配对法兰端面也可以加工成密封焊元件的形状从而实现直接采用密封焊的方式实现密封。

对于第一类法兰连接结构，当垫片失效或垫片回弹量不足以补偿法兰和螺栓的位移时，或当操作介质渗透性强时，会造成法兰连接结构的泄漏。因此，在这些应用工况下，采用该类法兰连接结构的可靠性并不高。

对于第二类法兰连接结构，虽然采用了密封焊连接结构，从理论上讲，可以完全避免法兰连接结构的泄漏。然而，在实际应用过程中，这种法兰连接结构依然出现了失效、泄漏情况，主要原因：①理想状态下，在密封焊接连接结构中，密封元件之间不存在错位和位移差。然而受装配精度和外力影响，在装配时，密封元件间不可避免地存在错边情况，而且当设备直径越大时，错边量将越大，并且在后续的制造、安装、操作过程中，由于不可避免的外部载荷作用，造成法兰与配对法兰之间出现位移差，并最终作用于密封元件及密封焊缝上，造成密封焊缝或密封元件撕裂。②理想状态下，密封元件与法兰间不存在相对位移，密封焊缝仅起到密封作用。实际上在压力和温度的共同作用下，当螺栓与法兰沿轴向的位移出现不一致时，法兰与配对法兰间的间隙会增大。当这个间隙达到一定程度时，在密封元件间发生转角变形，当此变形超过密封焊缝能够承受的极限时，产生密封焊缝撕裂。

实用新型内容

  本实用新型提供一种采用密封焊元件的法兰连接结构，解决在高温、高压等高参数操作情况下，或操作介质为易燃易爆、毒性危害高、渗透性强的场合，采用密封焊元件的法兰连接结构密封焊缝或密封元件撕裂而引发的失效问题。

为解决上述问题，所采用的技术方案为：

一种采用密封焊元件的法兰连接结构，包括法兰、配对法兰及置于两者之间的密封焊元件和连接两者的紧固件；所述法兰与配对法兰上设置定位装置。

所述定位装置包括定位元件，该定位元件一端与所述法兰连接，另外一端插入所述配对法兰内侧并形成定位支撑。

所述定位元件是平板、环形板、卡槽板、拉杆中的一种。

所述定位元件与法兰连接方式是焊接连接、螺栓式可拆连接中的一种。

所述紧固件上设有防松锁紧装置。

所述配对法兰为法兰、管板、平盖中的一种