法兰在船舶领域的应用有诸多特殊要求,这些要求是由船舶航行环境的特殊性、管道系统的功能需求等因素决定的,具体如下:
材料与标准选择
适应海洋环境:船舶长期在海洋环境中航行,海水具有强腐蚀性,因此船用法兰通常需采用具有良好耐腐蚀性能的材料,如不锈钢、碳钢等,并经过特殊处理。比如船用SAE法兰就常采用这些材料,以抵御海水、盐雾等恶劣环境的侵蚀。
符合相关标准:船舶建造时,规格书中要明确规定使用的法兰标准。目前使用较多的标准分为以DIN标准为主的欧洲体系(包括DIN,GB,JB,HG20592 )和以ANSI标准为主的美洲体系(包括 ANSI,GB,HG20615)。不同标准体系下的法兰在尺寸、压力等级等方面存在差异,需根据实际情况选择。
连接与密封要求
可靠的连接方式:法兰的主要作用是连接管道和设备,其连接方式和密封形式至关重要。常见的连接方式有平焊、对焊、松套等。例如低压系统(PN<2.5MPA)常采用平焊或板式法兰;中压系统 (2.5 - 64MPA)采用对焊法兰;高压系统(10.0MPA以上),通常采用对焊法兰,梯型槽(RJ)密封。
合适的密封面型式:不同的密封面型式适用于不同的工况。如平面型压紧面结构简单、加工方便,但接触面积大,需要的预紧比压大,适用于压力较低(P≤2.5Mpa)且介质无毒、不易燃、不易爆的情况;凹凸型和榫槽型密封性能较好,能防止垫片挤出,适用于较高压力和易燃易爆介质;梯形槽压紧面则与椭圆或八角形截面的金属垫圈配合,常用于特定的高压场合。
螺栓预紧力控制
保证密封效果:螺栓预紧力对法兰连接的密封性能有重要影响。适当提高预紧力可以增加垫片的密封能力,但预紧力不能过大或过小。
过大可能导致垫片压坏或挤出,过小则无法达到垫片压紧并实现初始密封的条件。通常可采取减小螺栓直径以及增加螺栓个数的办法,使预紧力均匀作用于垫片。
应对特殊工况
振动与冲击:船舶在航行过程中会产生振动和冲击,法兰连接需要具备足够的强度和刚度,以防止松动和泄漏。例如船用对焊法兰刚性较大、不易变形,能更好地适应这种工况。
温度变化:船舶在不同海域航行,环境温度变化较大,这可能导致法兰材料的热胀冷缩。设计时需要考虑温度对法兰连接的影响,采取相应的措施,如选择合适的材料和结构设计,以减少温度变化引起的应力和变形。
安全与维护要求
超压保护:在船舶的管道系统中,法兰作为超压保护装置的关键部件,要确保系统的安全稳定运行。例如在液压管系中,特制的承插式高压方法兰能在压力过高时起到一定的保护作用。
便于维护检修:为了便于船舶在航行过程中对管道系统进行维护和检修,法兰的设计应便于拆卸和安装。例如松套法兰在需要更换垫片或检查管道时,操作相对简便。
防止液体泄漏保护船体:当液体管路需经常被拆开或预计可能有液体泄漏时(如通岸接头处和货泵轴封处等),应对法兰下方的船体部分提供保护措施,如在货物温度低于 -110℃时,在通岸接头下的船体处安装配水系统,提供低压水幕为船体钢材和舷侧结构提供额外保护。
