法兰密封面水线

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在管道连接的法兰中，经常看到密封面的水线，如图1所示。《钢制管件》（02S403），同样有密封面水线的结构要求，如图2所示，但在其说明中提及“2. 采用软密封垫时，密封面可加工水线”（详见P74），言外之意则说明不采用软密封垫时，不加工该水线。

图1  法兰的水线（摘自网络）

图2  钢制管件对水线的结构要求（摘自02S403）

通过两图可知，图1的法兰为突面板式平焊法兰，在突面密封面上有3道水线沟槽；图2的法兰也为突面密封面，水线沟槽与图1相吻合，应为相同的。

1. 国标法兰对水纹线的要求

2019年，我国国标将13项GB/T 9112~9124-2010系列法兰标准，按照公称压力整合为2项标准，溯及过往，国标对密封面的要求摘录如下：

（1）《钢制管法兰 技术条件》GB/T 9124-2000（被2010替代）标准第6条表5中，对全平面、突面密封面（加工密纹水线，仅用于软垫片），深度0.05mm，节距0.8mm，加工刀具圆角1.6mm。

本规范的之前版本《钢制管法兰 技术条件》GB 9125-88版在密封面的加工表面粗糙度部分未提及密纹水线。

（2）《钢制管法兰 技术条件》GB/T 9124-2010（被9124.1替代）标准第6.3条表38的注释中记载“注：对于全平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（FM）法兰，密封面一般加工成锯齿形的同心圆或螺旋齿槽。加工刀具的圆角半径应不小于1.5mm，同心圆或螺旋齿槽深度约为0.05mm，节距约为0.50~0.56mm。对于Class标记的凹凸面（FM）法兰，也可加工成光面”。

较2000版规范，取消了密纹水线的称呼。

（3）《钢制管法兰 第1部分：PN系列》GB/T 9124.1-2019（现行）标准第3.2.3条注释中记载“注：对于全平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（FM）法兰，密封面一般加工成锯齿形的同心圆或螺旋齿槽。加工刀具的圆角半径应不小于1.5mm，同心圆或螺旋齿槽深度约为0.05mm，节距约为0.50~0.56mm”。

2. 化工部法兰对水纹线的要求

《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》HG/T 20592-97（被2009替代）第6.0.1条表6.0.1附注“注：PN≤4.0MPa的突面法兰采用非金属平垫片、聚四氟乙烯包覆垫和柔性石墨复合垫时，可车制密纹水线，密封面代号为RF（A）。”

《钢制管法兰（PN系列）》HG/T 20592-2009标准第3.2.3条注释中记载“注：突面、凹面/凸面及全平面密封面是采用加工刀具加工时自然形成的一种锯齿形同心圆或螺旋齿槽。加工刀具的圆角半径应不小于1.5mm，形成的锯齿形同心圆或螺旋齿槽深度约为0.05mm，节距约为0.45~0.55mm”。

较97版规范，取消了密纹水线的称呼。

上述国标和化工标之前定义的密纹水线和现行标准规定的密封面应该是如图3所示的水纹线。其作用应为：强化平垫片的密封效果外，对垫片起到一定的固定作用，防止垫片出现吹出。

图3  法兰密封面的水纹线

3. 水利和市政给水

水利行业的管道设计大多采用市政标准，市政行业的《钢制管件》（02S403）的要求，如果采用软密封垫，则要加工水线，如图2所示，与已作废的《钢制管法兰 技术条件》GB/T 9124-2000要求吻合。

图中要求的密封水线，在厂内极易车制，水线有利于法兰的密封，而且制造上也容易实现。由于垫片是软的，法兰面通过挤压，使垫片进入到这些线中，起到密封的作用。密纹水线的加入，把一个密封面分成了好几个密封面，水线好比迷宫，减少了介质泄露的可能。

但是90°倒三角的水线、且道数为2~4条，较国标和化工标的标准要求不一。

4. 法兰垫片

垫片是法兰连接的主要密封件，如图4所示，根据管道所输送介质的腐蚀性、温度、压力及法兰密封面的形式选用种类很多。管法兰垫片有非金属垫片和金属环垫。

（1：螺母；2：法兰；3：垫片；4：双头螺柱）

图4  法兰（凹凸面密封面）密封的结构型式

（1）非金属平垫片

目前相关的国标分别为：《管法兰用非金属平垫片 尺寸》（GB/T 9126-2008 ）、《管法兰用非金属平垫片 技术条件》（GB/T 9129-2003 ）。其材料为：石棉橡胶板、聚四氟乙烯、非石棉纤维橡胶板、橡胶等。

①石棉橡胶垫是法兰连接用量最多的垫片、能适用于很多介质，如蒸汽、煤气、空气、盐水、酸和碱等。橡胶石棉垫的厚度，各专业还不统一，通常用3mm厚。公称直径小于100mm的法兰，其垫片厚度不超过2.5mm。用于光滑密封面法兰连接时，不超过2.5MPa。

②橡胶垫是用橡胶板制作的垫片，它有一定的耐腐蚀性，常用于温度在60℃以下，压力不超过1.0MPa，输送低压水，酸和碱等介质的管道法兰连接。这种垫片的特点是利用橡胶的弹性，达到较好的密封效果。

（2）金属环垫

金属环垫用于环连接密封面的法兰，目前相关的国标分别为：《钢制管法兰用金属环垫 尺寸》（GB/T 9128-2003 ）、《钢制管法兰用金属环垫 技术条件》（GB/T 9130-2007 ）。其截面形状为椭圆形、八角形。按制造材质分有低碳钢、不锈耐酸钢、紫铜、铝和铅等。

除此之外，还有用金属钢带及非金属填料带（柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉纤维等）缠绕而成的缠绕式垫圈（《管法兰用缠绕式垫片 第1部分：PN系列》GB/T 4622.1-2022）。其制造简单、价格低廉、材料能被充分利用、密封性能较好的优点，在石油化工工艺管道上被广泛应用。

水利行业的输水管道中，大多采用突面密封面法兰，其非金属垫片（软密封垫）无螺栓孔，为防止垫片被吹出、增加摩擦力，同时为了更好地密封，在密封面上按照国标或化工标做好图3所示的密纹水线。加工完毕后，应在密封面涂防锈油，并防止划伤和撞击。

当然也有人认为密纹水线锈蚀后无法除锈或除锈困难，该问题也是设计考虑的原因之一。

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