謝海龍，楊 軍，謝海勇，金 春

（1.浙江中孚流體機(jī)械有限公司，浙江 溫州 325105；2.上虞穎泰精細(xì)化工有限公司，浙江 紹興 312300）

0 引言

法蘭作為儀表閥門(mén)重要的結(jié)構(gòu)要素，其標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于閥門(mén)的重要性是不言而喻的。常用國(guó)標(biāo)鋼制閥門(mén)的法蘭主要涉及3套標(biāo)準(zhǔn)的整體制法蘭，即GB/T 9124.1-2019《鋼制管法蘭 第1部分：PN系列》、HG/T 20592-2009《鋼制管法蘭（歐洲體系）》和機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T 74-2015《鋼制管路法蘭 技術(shù)條件》、JB/T 75-2015《鋼制管路法蘭 類(lèi)型與參數(shù)》、JB/T 79-2015《整體鋼制管法蘭》。其中，最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修訂版于2019年12月1日起實(shí)施。本文通過(guò)對(duì)3套標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比解讀，能更好地了解不同標(biāo)準(zhǔn)法蘭的區(qū)別，便于選型與使用。

表1 壓力等級(jí)范圍Table 1 Pressure class range

表3 法蘭類(lèi)型與適用范圍Table 3 Flange type and application scope

為便于對(duì)比說(shuō)明，下文分別稱(chēng)3套標(biāo)準(zhǔn)為GB、HG和JB。

1 類(lèi)型與參數(shù)

1.1 公稱(chēng)壓力等級(jí)范圍

壓力等級(jí)范圍[1,2,4]的差別，見(jiàn)表1。

1.2 公稱(chēng)尺寸范圍

公稱(chēng)尺寸范圍[1,2,4]的差別，見(jiàn)表2。

1.3 法蘭類(lèi)型與適用范圍

GB、HG和JB（系列2）整體制法蘭在相同公稱(chēng)壓力下，適用范圍[1,2,4]接近，只在PN25和PN100兩個(gè)壓力等級(jí)時(shí)有細(xì)微差別，總體上和JB（系列2）出入較大，見(jiàn)表3。

1.4 密封面型式與適用范圍

3套標(biāo)準(zhǔn)在各自所覆蓋的壓力等級(jí)范圍內(nèi)，密封面型式的適用范圍[1-4]區(qū)分基本一致，見(jiàn)表4。需要特別指出的是，GB和JB標(biāo)準(zhǔn)凹凸面法蘭代號(hào)為MF，即凹面代號(hào)F，凸面M，而HG標(biāo)準(zhǔn)為MFM，即凹面代號(hào)FM，凸面M。

表2 公稱(chēng)尺寸范圍Table 2 Nominal size range

表4 密封面型式與適用范圍Table 4 Sealing surface type and application scope

圖1 整體鋼制法蘭Fig.1 Integral steel flange

表5 密封面尺寸f1Table 5 Sealing surface size f1

2 法蘭型式與尺寸

2015版JB標(biāo)準(zhǔn)中加入了系列1，法蘭尺寸與密封面尺寸和GB、HG標(biāo)準(zhǔn)已趨于一致。同時(shí)，在JB標(biāo)準(zhǔn)中還保留原尺寸并改為系列2。它和系列1的最大區(qū)別在法蘭外徑D，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系列2適用于老設(shè)備的維修與更換，推薦優(yōu)先采用系列1，這里不對(duì)此做單獨(dú)的差異對(duì)比。其中，差異較明顯的應(yīng)是法蘭密封面尺寸f1[1,2,3,5]，詳見(jiàn)圖1和表5。

表6 法蘭厚度CTable 6 Flange thickness C

表7 常用材料分組Table 7 Grouping of common materials

表8 確定法蘭最高允許工作壓力的條款差異Table 8 Differences in terms of determining the maximum allowable working pressure of flanges

從表5中可以看出，GB、JB標(biāo)準(zhǔn)與HG標(biāo)準(zhǔn)差異看起來(lái)明顯，但綜合公差因素，又可以認(rèn)為是一樣的，如全按最大下公差定，f1尺寸可全部視為1。

需要引起注意的還是PN10～PN16、DN65的法蘭螺孔數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是8個(gè)孔，但對(duì)鑄鐵法蘭和銅合金法蘭，該規(guī)格的法蘭可能是4個(gè)螺栓孔。因此，與鑄鐵法蘭和銅合金法蘭配對(duì)使用的鋼制法蘭可以采用4個(gè)螺栓孔，這需要制造廠和用戶協(xié)商決定。

需要特別指出，差異較大的是PN6～PN25，DN≥700的法蘭厚度C[1,2,4]，見(jiàn)表6。

表6 中，GB標(biāo)準(zhǔn)PN6，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定括號(hào)內(nèi)為原標(biāo)準(zhǔn)法蘭厚度尺寸，對(duì)于原有設(shè)備或供需雙方認(rèn)可仍可采用括號(hào)內(nèi)的法蘭厚度尺寸；PN10～PN25，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定括號(hào)內(nèi)為原標(biāo)準(zhǔn)法蘭厚度尺寸，對(duì)于原有設(shè)備或供需雙方認(rèn)可仍可采用括號(hào)內(nèi)的法蘭厚度尺寸，用戶也可以根據(jù)計(jì)算確定法蘭厚度。

表6 中，JB標(biāo)準(zhǔn)PN6，與GB標(biāo)準(zhǔn)推薦尺寸相同；PN10～PN25，用戶可以根據(jù)計(jì)算確定法蘭厚度，也可以與GB標(biāo)準(zhǔn)尺寸相同。

3 技術(shù)要求

3.1 材料

3套標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料的表述基本一致，因制定的時(shí)間不同，GB、HG和JB 3套標(biāo)準(zhǔn)分別引用EN 1092-1:2018、EN 1092-1:2007和EN 1092-1:2002。在材料組別[1-3]的引用上有差異，以儀表閥常用材料WCB和CF8為例，GB和JB標(biāo)準(zhǔn)以EN材料分組，HG標(biāo)準(zhǔn)則以ASTM材料分組，見(jiàn)表7。

3.2 壓力－溫度額定值

3套標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓力－溫度額定值[1-3]的規(guī)定基本一致，但表述條款上有一定差異，本文以GB標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。

1）最高允許工作壓力的確定，見(jiàn)表8。

表9 確定連接法蘭壓力－溫度額定值的條款差異Table 9 Differences in terms of determining pressure temperature ratings for connecting flanges

表10 高溫或低溫條件下，壓力－溫度額定值的條款差異Table 10 Clause differences of pressure temperature ratings at high or low temperatures

2）連接法蘭的壓力－溫度額定值，見(jiàn)表9。

3）高溫或低溫條件下，壓力－溫度額定值的表述差異，見(jiàn)表10。

4）基于上述和3.1所述的差別，3套標(biāo)準(zhǔn)的壓力－溫度額定值也有所區(qū)別，以常用的PN16壓力等級(jí)、WCB和CF8材料為例，區(qū)別見(jiàn)表11。

GB/T 12224標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[6]：PN系列閥門(mén)，標(biāo)準(zhǔn)壓力級(jí)的壓力－溫度額定值按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定的，可以按GB/T 9124的規(guī)定。

法蘭連接閥門(mén)在高溫或低溫下，或在介質(zhì)溫度快速變化的工況下使用，有可能引起法蘭密封面泄漏。PN系列，公稱(chēng)壓力不大于PN25和Class150的法蘭連接閥門(mén)，工作溫度超過(guò)200℃時(shí)，其他壓力級(jí)的法蘭連接閥門(mén)；工作溫度超過(guò)400℃時(shí)，應(yīng)盡量避免介質(zhì)溫度的急劇變化和外加載荷。法蘭螺栓連接的相關(guān)技術(shù)要求按GB/T 9124的規(guī)定。

所以，閥門(mén)設(shè)計(jì)、選用過(guò)程中，要結(jié)合閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn)和法蘭標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。見(jiàn)表12，同樣以常用的PN16壓力等級(jí)、WCB和CF8材料為例，GB/T 12224對(duì)此的規(guī)定，還是有一定差異的。

表11 法蘭常用材料壓力－溫度額定值Table 11 Pressure temperature rating of common flange materials

表12 閥門(mén)常用材料壓力－溫度額定值Table 12 Pressure temperature rating of common valve materials

3.3 尺寸公差

法蘭的尺寸公差[1-3]已基本趨一致，細(xì)微差別見(jiàn)圖1和表13。

另外，HG標(biāo)準(zhǔn)中，單列了法蘭環(huán)連接面的尺寸公差，如環(huán)槽深度E、環(huán)槽頂寬度F、環(huán)槽中心圓直徑P等。GB和JB標(biāo)準(zhǔn)中則沒(méi)有，不過(guò)從表13中的差別可看出，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)未來(lái)可能會(huì)趨向完全統(tǒng)一。

3.4 連接密封面

1）3套標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定連接密封面[1-3]應(yīng)進(jìn)行機(jī)械加工，并對(duì)表面粗糙度要求進(jìn)行了規(guī)定。

GB和JB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了Ra（μm）值和Rz（μm）值，HG標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了前者。

對(duì)于全平面（FF）、凸面（RF）和凹凸面（MF）法蘭，密封面一般加工成鋸齒形的同心圓或螺旋齒槽，加工刀具的圓角半徑應(yīng)不小于1.5mm，同心圓或螺旋齒槽的深度約為0.05mm，GB和JB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定節(jié)距為0.50mm～0.56mm，HG標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定節(jié)距約為0.45 mm～0.55mm，雖表述上有點(diǎn)差異，但基本一致。

2）JB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)密封面型式為凸面（RF）、凹面（F）及槽面（G）時(shí)，密封面凸臺(tái)與法蘭面之間的過(guò)渡一般采用直角，也可以根據(jù)制造廠的設(shè)計(jì)采用45°倒角或圓角。GB和HG標(biāo)準(zhǔn)則沒(méi)有這個(gè)規(guī)定，同樣是表述上的差異，實(shí)際影響不大。

3）法蘭密封面的缺陷

HG標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了法蘭密封面缺陷的范圍，并規(guī)定任意兩相鄰缺陷之間的距離應(yīng)大于或等于4倍缺陷最大徑向尺寸，不允許有凸出法蘭密封面的缺陷，GB和JB標(biāo)準(zhǔn)則無(wú)此規(guī)定。

表13 法蘭尺寸公差Table 13 Flange dimension tolerance

表14 緊固件及墊片標(biāo)準(zhǔn)Table 14 Standard of fasteners and gaskets

3.5 緊固件及墊片

3套標(biāo)準(zhǔn)對(duì)緊固件及墊片[1-3]相關(guān)規(guī)定的表述有所差異，主要區(qū)別在引用標(biāo)準(zhǔn)的不同，詳見(jiàn)表14，但各標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)所引用的標(biāo)準(zhǔn)基本一致，所以體現(xiàn)出的緊固件及墊片的使用條件、壓力溫度、選配表等，也基本相同。

3.6 加工制造

1）GB和JB標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整體制法蘭的制造方法[1-3]進(jìn)行了規(guī)定，如鍛造、鑄造、棒材或型材等，HG標(biāo)準(zhǔn)則沒(méi)有規(guī)定。

2）3套標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)螺栓支承面的锪孔加工進(jìn)行了規(guī)定，但HG標(biāo)準(zhǔn)更具體，即锪出平面的直徑有明確的規(guī)定。

3）JB標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外觀要求有相關(guān)規(guī)定，GB和HG標(biāo)準(zhǔn)則將類(lèi)似規(guī)定放在檢驗(yàn)條款中：

① 法蘭表面應(yīng)光滑，不得有傷痕、裂紋等缺陷。

② 機(jī)加工表面不得有毛刺、有害的劃痕和其他降低法蘭強(qiáng)度及連接可靠性的缺陷。

③ 環(huán)連接面法蘭的密封面應(yīng)逐件檢查，環(huán)槽的密封面不得有裂紋、劃痕或撞傷等缺陷。

④ 法蘭加工完畢后，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施以防止密封面銹蝕、劃傷和撞擊。

3.7 試驗(yàn)

GB和JB標(biāo)準(zhǔn)一致，與HG標(biāo)準(zhǔn)表述不一致，但差別不大。

4 檢驗(yàn)與驗(yàn)收

3套標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)與驗(yàn)收條款基本一致，所不同的是JB標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)3.6中的第3條。

5 標(biāo)志標(biāo)記

3套標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)志標(biāo)記除了標(biāo)準(zhǔn)號(hào)的位置不同外，其它規(guī)定基本一致，對(duì)整體制法蘭也基本不作要求。

6 應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題

單從法蘭的角度，由于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工和使用三方各自側(cè)重點(diǎn)的不同，往往傾向于有利于自己的角度或既定的習(xí)慣來(lái)判斷產(chǎn)品，所以通常被忽略或弱化的主要有3個(gè)問(wèn)題：

1）材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能。

2）壓力－溫度額定值。

3）尺寸與尺寸公差。

其中，尺寸與尺寸公差是最表象最直接的反應(yīng)，從兩方面來(lái)看：

a）未能及時(shí)更新標(biāo)準(zhǔn)。2015版JB標(biāo)準(zhǔn)已實(shí)行多年，如本文第2章所述，法蘭外徑D原標(biāo)準(zhǔn)尺寸已改為非推薦優(yōu)先采用，但實(shí)際上市面上還非常多老標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

b）各方對(duì)外形品質(zhì)要求不同。如本文3.3所述，幾何尺寸是有公差范圍的，雖不影響使用，但如果控制不嚴(yán)謹(jǐn)，外觀一致性還是較差。

7 結(jié)語(yǔ)

自JB標(biāo)準(zhǔn)2015版發(fā)布后，3套標(biāo)準(zhǔn)總體上已趨統(tǒng)一，不管對(duì)生產(chǎn)廠商還是用戶來(lái)說(shuō)都是有利的。同時(shí)，充分了解3套標(biāo)準(zhǔn)的差異，有助于更好地理解、掌握與運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，尤其對(duì)于閥門(mén)從業(yè)人員更有裨益。