法兰面是承载垫圈的表面区域。法兰面有6种类型扁平(FF)，凸起(RF)，环形接头(RTJ)，搭接接头，公母(M&F)，舌槽(T&G)。不同表面的法兰需要不同的垫圈，绝不能配合，以防止接头泄漏。RF和FF法兰可能具有不同类型的“光洁度”(即表面顶部的粗糙度):光滑、原始和锯齿。
法兰面类型
ASME B16.5和ASME B16.47规范提到了几种不同类型的法兰面:
- 平面法兰(FF)
- 凸面法兰(RF)
- 环接法兰(RTJ)
- 搭接法兰
- 外凸缘和内凸缘(M&F)
- 大小舌槽法兰(T&G)
让我们仔细看看不同类型的法兰面，RF、FF、搭接、环接、槽接:
凸面法兰(rf)
凸面法兰(RF)很容易识别，因为垫圈表面积位于法兰的螺栓线之上。
凸面法兰与广泛的法兰兼容法兰垫圈，从平面到半金属和金属类型(例如，夹套垫圈和螺旋缠绕垫圈)，或环面或全面。
凸面法兰设计的主要范围是将两个配合法兰的压力集中在一个小表面上，并增加密封的强度。
抬高的脸的高度取决于法兰额定压力由ASME B16.5规格(对于压力等级150和300，高度为1.6毫米或1/16英寸，对于等级400到2500，凸起的表面高度约为6.4毫米或1/4英寸)。
ASME B16.5 RF法兰最常见的法兰表面处理是125至250微米Ra(3至6微米Ra)。根据ASME B16.5，凸起的法兰面是制造商默认的法兰面光洁度(这意味着买方应在订单中说明是否需要另一个法兰面，如平面或环连接)。
凸面法兰是最畅销的法兰类型，至少在石化应用。
平面法兰(ff)
平面法兰(FF)具有与法兰螺栓连接线高度相同的接触面。全面垫圈，通常为软型，用于两个平面法兰之间。
根据ASME B31.3，平面法兰绝不能与凸起法兰配合使用，因为这样产生的法兰接头肯定会泄漏。
环接法兰(rtj)
当需要在配合法兰之间进行金属对金属密封时，使用环连接法兰(RTJ)(这是高压和高温应用的条件，即高于700/800 C°)。
环形连接法兰具有圆形凹槽，以容纳环形连接垫圈(椭圆形或矩形)。
当两个环连接法兰用螺栓连接在一起然后拧紧时，施加的螺栓力会使法兰槽内的垫圈变形，从而形成非常紧密的金属对金属密封。要做到这一点，环连接垫圈的材料必须比法兰的材料更柔软(更具延展性)。
RTJ法兰可以使用不同风格(R, RX, BX)和型材(例如:R风格的八角形/椭圆形)的RTJ垫圈密封。
最常见的RTJ垫圈是带有八角形部分的R风格，因为它确保了非常强的密封(椭圆形部分是一种较老的类型)。然而，“平槽”设计可同时接受具有八角形或椭圆形截面的RTJ垫圈。
搭接法兰
搭接法兰有一个平面，它不用于密封法兰接头，而只是承载法兰的背面电极头。密封面实际上是在短端本身，可以是平面或凸起面。
舌槽法兰(t、g)
两个舌槽法兰(T&G面)完美地贴合在一起:一个法兰有凸起的环，另一个法兰有凹槽，它们可以很容易地匹配(舌槽进入凹槽并密封接头)。
舌型和槽型法兰在大小两种类型上都是标准化的。
公、母法兰(m、f)
与舌型和槽型法兰类似，公型和母型法兰(M&F面型)也可以相互匹配。
一个法兰具有延伸超出其表面区域的区域，即公法兰，另一个法兰具有在端面上加工的匹配凹陷，即母法兰。
女性的脸是3/16“深，而男性的脸是1/4″高，他们都是光滑的完成。
外径的女性面保留垫圈。
法兰面光洁度
为了确保法兰与垫片和配套法兰完美配合，法兰表面区域需要一定的粗糙度(仅限于RF和FF法兰光洁度)。法兰表面粗糙度的类型决定了“法兰表面光洁度”的类型。
常见的类型是库存，同心锯齿，螺旋锯齿和光滑法兰完成。
钢法兰有四种基本表面光洁度，然而，任何类型的法兰表面光洁度的共同目标是在法兰表面产生所需的粗糙度，以确保法兰、垫圈和配套法兰之间的牢固匹配，从而提供高质量的密封。
来源:意大利，奥西
现在让我们深入了解最常见的法兰面抛光类型:
股票完成
原漆是应用最广泛的一种，因为它适用于绝大多数的应用。压力将垫圈柔软的表面嵌入到法兰表面，并由于接触部件之间存在摩擦而形成良好的密封。
当配套法兰用螺栓连接在一起时，垫圈被“挤压”到法兰表面，形成非常紧密的密封。
库存表面制造使用留声机螺旋槽，具有1.6毫米半径圆鼻工具，深度为0.15毫米，进给率为0.8毫米每转。所得到的表面“Ra”值(AARH)范围为125µ英寸到500µ英寸(125µm到12.5µm)。
螺旋锯齿状的
螺旋锯齿饰面是一种与库存饰面不同的螺旋槽类型，因为凹槽是由90度工具(而不是圆鼻工具)制作的，它创建了一个具有45度锯齿角的“V”几何形状。
同心或螺旋的锯齿表面每英寸有30到55个凹槽，粗糙度在125到250µ英寸之间。
同心锯齿状的
同心锯齿法兰完成功能同心槽而不是螺旋。
凹槽是由相同的90度工具制作的螺旋锯齿完成，但锯齿有一个均匀的设计在法兰的表面。为了具有同心槽，该工具的进给速度为每转0.039mm，深度为0.079mm。
表面光滑
表面光滑的法兰肉眼看不出明显的工具标记。
这种法兰表面处理与金属衬垫一起使用，如夹套式衬垫。
根据零件光洁度，这是通过在接触表面上加工一个连续的螺旋槽来实现的，该螺旋槽由半径为0.8mm的圆鼻刀具以每转0.3mm的进给速度加工而成，深度为0.05mm(这就产生了Ra 3.2到6.3微米之间的粗糙度，即125 - 250微英寸)。
冷水完成
冷水表面在肉眼看来闪闪发光，非常光滑。这些表面的AARH值范围在85µ英寸到100µ英寸之间。它们用于金属对金属密封(无垫圈)。
什么是aarh ?
术语AARH(算术平均粗糙度高度)是指法兰表面的光滑度/粗糙度。在选择法兰和垫圈材料时，平均算术粗糙度高度值非常重要。“Ra”值越高，表面越粗糙，而“Ra”值越低，表面越光滑。
每种材料都有一个表面粗糙度，有时表面被刻意加工成特定的粗糙度(小或大)。
“算术平均粗糙度高度”(AARH)是衡量表面粗糙度的常用指标，它是金属表面凹凸不平的平均高度，从平均线开始，如下图所示。
符号Y1到Y8代表从平均线上测量的峰值高度。
算术平均粗糙度高度通常以微英寸为单位，用符号“Ra”表示。
根据不同的应用类型，表面粗糙度有不同的标准。用于测量表面粗糙度的设备是所谓的“轮廓仪”(有接触式和非接触式两种)。
在接触式轮廓仪中，粗糙度是通过在轮廓仪触头下移动材料来测量的。然而，现代设备采用非接触式测量，利用光学和超声波技术。
法兰AARH
ASME/ANSI为法兰定义了特定的粗糙度标准，因为法兰表面光洁度在垫圈的可靠性和使用寿命中起着关键作用。
根据ASME/ANSI规范，锯齿、螺旋锯齿和同心法兰表面光洁度应具有125µ英寸至250µ英寸(3.2µm至6.3µm)的平均粗糙度。
用于在法兰上压印粗糙表面的工具应具有0.06英寸(1.5毫米)或更大的半径。法兰面槽密度应在45槽/英寸~ 55槽/英寸(1.8槽/ mm ~ 2.2槽/ mm)之间。
这些是半金属和非金属垫圈的标准。如果法兰表面的平均粗糙度不符合所述标准，则接触面不能很好地密封，法兰接头在压力下工作一段时间后可能会磨损(导致螺栓接头的密封性丧失，并可能发生泄漏)。
柔软的非金属材料如聚四氟乙烯可用于更舒适的面层和更好的抗蠕变性能。
允许aarh缺陷
法兰垫片的密封性能取决于AARH、法兰尺寸和螺柱螺栓的压力。根据ASME的规定，相邻缺陷之间的距离应至少为最大径向投影的4倍。
径向投影可以用外半径减去内半径来计算。
锯齿应在同一水平线上，不允许在锯齿之上突出。它会导致相邻的锯齿失去对垫圈材料的控制，并可能导致磨损和泄漏。
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