爱华网摘要就《工业金属管道设计规范》[GB50316-2000]第5.6.5条款中“配用缠绕式垫片的法兰，其公称压力应大于或等于2.0MPa”这一规定结合其它相关规范进行分析，得出该规定欠妥。
关键词缠绕式垫片 法兰 配用分析
法兰、垫片、紧固件是石油、化工、供热等行业中设备及管道联接的最为常见的重要组成件，它们的设计选配是否合理经济，直接关系到设备、管道的运行安全及工程投资成本。按照设计原则，垫片的选用是根据工艺输送储存介质的物理和化学性质及运行工况来确定，法兰是在垫片确定的基础上进行设计选配，选配的原则是安全可靠和经济合理，最终确定法兰的材料、结构型式、密封面型式和公称压力。
在《工业金属管道设计规范》[GB50316-2000]第5.6.5条款中规定：配用缠绕式垫片的法兰，其公称压力应大于或等于2.0MPa。这一规定，将配用缠绕式垫片的法兰选用仅仅与法兰的公称压力联系起来，对法兰的结构型式和密封面型式没有作出相应规定，这就违背了法兰设计选用原则，给许多设计者和选用者造成误解。下面就这个问题作详细的分析。
1缠绕垫的特点
缠绕垫是由金属带（网）缠绕非金属材料复合的一种垫片。金属带（网）的材料通常是不锈钢材质的，诸如E304（L），E316（L），E321，E347，E310等。非金属材料又叫填充材料，通常是温石棉带，柔性石墨带，聚四氟乙烯带，非石棉纤维带等。缠绕垫的特有结构和材质，决定了其性能参数，预紧密封比压y和垫片系数m。y和m是反映垫片性能的两个重要参数，是设计者计算法兰的重要参数。不锈钢材质的缠绕垫，其m=3，y=69MPa[G150-1998，表9-2]，相对其它各类垫片，缠绕垫的y和m是偏中高的，这表明缠绕垫要达到密封时需要很大的螺栓载荷，为了抗击螺栓的收紧载荷，法兰就要有足够的强度和刚度。如果只满足了强度要求，法兰会产生变形，造成密封面有间隙，达不到密封要求。所以法兰的刚度很重要，它是保证法兰接头合格的一个重要条件。
2法兰的结构型式
法兰的结构型式通常有板式平焊法兰（PL）、带颈平焊法兰（SO）、带颈对焊法兰（WN）、整体法兰（IF）、承插焊法兰（SW）、螺纹法兰（Th）、对焊环松套法兰（PJ/SE）、平焊焊环松套法兰（PJ/RJ）、法兰盖（BL）、衬里法兰盖[BL（S）]等。这其中整体刚度较好的是带颈平焊法兰、带颈对焊法兰、整体法兰、承插焊法兰。因此适合缠绕垫的最常见法兰型式也就是这四种。
3法兰的常见标准及对应的结构型式
我国现有的法兰标准种类主要有：国家标准（GB）、石化标准（SH）、化工标准（HG）、机械行业标准（JB）。
国家标准有，1）《钢制管法兰》[GB/T9112～9124]，法兰结构型式有：整体、螺纹、对焊、带颈平焊、带颈承插焊、板式、对焊环松套板式、对焊环松套带颈、平焊环松套板式、板式翻边松套、法兰盖等。2）《大直径碳钢管法兰》[GB/T13402]，法兰结构型式有：对焊式和整体式两种。
石化标准，《石油化工钢制管法兰》[SH/T3406]，法兰结构型式有：对焊、平焊、承插焊、松套、螺纹。
化工标准，《钢制管法兰》（PN系列）[HG/T20592]，法兰结构型式有：板式平焊法兰、带颈平焊法兰、带颈对焊法兰、整体法兰、承插焊法兰、螺纹法兰、对焊环松套法兰、平焊焊环松套法兰、法兰盖、衬里法兰盖等。《钢制管法兰》（Class系列）[HG/T20615]，法兰结构型式有：带颈平焊法兰、带颈对焊法兰、整体法兰、承插焊法兰、螺纹法兰、对焊环松套法兰、长高颈法兰、法兰盖。
机械行业标准，《管路法兰及垫片》[JB/T74～90]，法兰结构型式有：整体、板式平焊、对焊、平焊环板式松套、对焊环板式松套、翻边板式松套、法兰盖。
比较一下可以发现，《大直径碳钢管法兰》[GB/T13402]，《石油化工钢制管法兰》[SH/T3406]，《钢制管法兰》（Class系列）[HG/T20615]，《管路法兰及垫片》[JB/T74～90]，这4个法兰标准中都没有带颈平焊法兰这一型式。
4缠绕垫的公称压力系列
国标缠绕垫，《缠绕式垫片》[GB/T4622.1～4622.3]，其PN有1.0～25.0MPa。《大直径碳钢管法兰用垫片》[GB/T13403]，其PN有2.0～15.0MPa。
石油化工行业标准，《管法兰用缠绕式垫片》[SH/T3407]，其PN有1.0～25.0MPa。其中2.0～25.0MPa适用于DN=15～600的法兰；1.0～5.0 MPa适用于DN=650～1500的对焊法兰。
化工行业标准，《钢制管法兰用缠绕式垫片》（PN系列）[HG/T20610]，其PN有1.6～16.0MPa。《钢制管法兰用缠绕式垫片》（Class系列）[HG/T20631]，其PN有2.0～42.0MPa。
机械行业标准，《管路法兰用缠绕式垫片》[JB/T90]，其PN有2.5～16.0MPa。
比较一下可以发现，《大直径碳钢管法兰用垫片》[GB/T13403]，《管法兰用缠绕式垫片》[SH/T3407]中的DN=15～600的法兰垫片，《钢制管法兰用缠绕式垫片》（Class系列）[HG/T20631]，《管路法兰用缠绕式垫片》[JB/T90]，这4个法兰垫片标准中公称压力在2.0MPa以上。这恰对应了上面所说这4个相对的法兰标准中没有带颈平焊型式。
5 相关规范对缠绕式垫片与法兰配用的规定
《有机热载体炉安全技术监察规程》第7条：受压元件必须采用法兰连接时，应采用公称压力（PN）不小于1.6MPa的榫槽式法兰或(带颈)平焊钢法兰,其垫片应采用金属网缠绕石墨垫片或膨胀石墨复合垫片。
《有机热载体炉》[GB/T17410]第5.3.2.1：管法兰推荐采用HG20592～HG20635规定的法兰、垫片、紧固件。第5.3.2.2：液相炉管法兰应采用突面或凹凸面带颈平焊法兰；气相炉管法兰应采用凹凸面或榫槽面带颈平焊法兰。第5.3.2.3：液相炉管法兰公称压力应不低于1.6MPa；气相炉管法兰公称压力应不低于2.5MPa。且管法兰在最高工作温度下允许使用压力不得低于有机热载体炉的工作压力。第5.3.2.4：垫片应采用缠绕式垫片或柔性石墨复合垫片。
《钢制管法兰、垫片、紧固件选配规定》[HG/T20614]第9条：公称压力小于或等于PN16（1.6MPa）的法兰,采用缠绕式垫片、金属包覆垫片等半金属垫片或金属环垫时，应选用带颈对焊法兰等刚性较大的法兰结构型式。表3.0.2[垫片类型选配表]中对应缠绕垫的法兰型式有：带颈平焊法兰、带颈对焊法兰、整体法兰、承插焊法兰及法兰盖。
《管法兰用缠绕式垫片》[SH/T3407]中的1.0～5.0 MPa，适用于DN=650～1500的大口径对焊法兰。
6 结论
综上所述，[GB50316-2000]第5.6.5条款中规定：配用缠绕式垫片的法兰，其公称压力应大于或等于2.0MPa。这一规定，只是符合了国标缠绕垫《大直径碳钢管法兰用垫片》[GB/T13403]，化工部标准中《钢制管法兰用缠绕式垫片》（Class系列）[HG/T20631]，和机械行业标准《管路法兰用缠绕式垫片》[JB/T90]，显然不妥。况且这三个标准的缠绕垫没有2.0MPa以下等级的，只是因为它们相对的法兰标准中对应缠绕的法兰型式有限，及本身标准制定相对过高，没有2.0MPa以下等级的法兰。相对《大直径碳钢管法兰用垫片》（DN=650～1500）[GB/T13403]，PN范围2.0～15.0MPa，《管法兰用缠绕式垫片》[SH/T3407]中的1.0～5.0 MPa，适用于DN=650～1500的大口径对焊法兰，这形成了鲜明的对比。
各标准制定的差别和其自身的局限性，这就给许多从事承压设备工作的设计者、安装者、检验者造成误解，以为只要选用缠绕垫，其法兰公称压力就得大于或等于2.0MPa。而我国大多法兰制造单位是按照欧洲体系生产的，根本没有2.0MPa这个等级，往上就是2.5MPa，这就造成一定浪费，也就是说不经济，工程投资成本增加。选用缠绕垫时，必须要弄清每个标准的来龙去脉，使用场合和适用范围，合理选用。
所以，对于配用缠绕垫的法兰选用，应该这样规定：配用缠绕式垫片的法兰，应选用刚性较大的法兰结构型式，法兰密封面应为突面、凹凸面或榫槽面，且法兰在最高工作温度下允许使用压力不得低于设计压力。
建议《工业金属管道设计规范》下次修订时，修改第5.6.5条款中的内容，以符合实际。
