CN107023723A - 一种法兰及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压力容器领域，特别涉及一种法兰及其制作方法。法兰包含：法兰本体、复合板衬环、法兰衬管。其中复合板衬环包含：基层、与基层贴合的覆层。法兰衬管与复合板衬环的覆层焊接固定。制作方法包含以下步骤：S1、提供法兰本体；S2、提供复合板衬环，将复合板衬环的基层焊接至法兰本体的端面上；S3、提供一法兰衬管，将法兰衬管插入法兰本体的法兰孔内；S4、将法兰衬管与复合板衬环的覆层焊接固定。本发明中的法兰的密封面承压能力强，消除了焊接缺陷的隐患，大大提高了耐用性。

Description

一种法兰及其制作方法

技术领域

本发明涉及压力容器领域，特别涉及一种法兰及其制作方法。

背景技术

压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。压力容器上需用法兰对管口等进行连接密封，由于压力容器盛装的介质可能腐蚀性很强，而钛、锆等耐蚀性较强的金属价格非常昂贵，因而，目前常规的手段是在钢制的法兰上衬上钛、锆等耐蚀性较强的金属作为法兰的密封面，由于钛、锆等金属难以与钢焊接，需要用银钎焊或螺钉固定再氩弧焊的方法将其固定到钢制法兰上。

但是，这两个方法各有弊端。若采用银钎焊的方法，在制造过程中，因压力容器常会有多次受热过程，如热处理、热气循环试验，银钎焊容易脱落。同样在设备使用过程中，当工作温度较高，或者设备振动较大时，也会造成银钎焊的脱落。另一方面，银焊材价格昂贵。如果采用螺钉固定再氩弧焊的方法，螺钉上的螺孔与螺钉之间存在间隙，堆焊后容易造成缺陷。且堆焊面化学成分多少会与密封面略有不同，对于材料成分要求比较高的设备来说，不易满足其要求。螺孔本身对法兰强度也是一种削弱，螺钉在设备长期使用过程中也有松动的可能。

因而，发明一种密封面承压能力强又不易损坏的法兰是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种法兰，使得法兰的密封面承压能力强又不易损坏。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种法兰，包含：

法兰本体，开设法兰孔，且包含位于所述法兰孔一侧的端面；

复合板衬环，包含：与所述法兰本体的端面焊接的基层、与所述基层贴合的覆层；其中，所述法兰本体与所述基层为相互容易焊接的同种材料或不同材料，所述覆层与所述法兰本体的端面之间通过所述基层相互隔开，且所述覆层背离所述基层的一侧作为密封面；

法兰衬管，插入所述法兰孔内与所述法兰孔的孔壁贴合；

其中，所述法兰衬管与所述复合板衬环的覆层焊接固定，且所述覆层与所述法兰衬管为相互容易焊接的同种材料或不同材料。

本发明的实施方式还提供了一种法兰的制作方法，包含以下步骤：

S1、提供法兰本体，且该法兰本体开设法兰孔，并包含位于所述法兰孔一侧的端面；

S2、提供一带有基层和与所述基层相互叠设的覆层所构成的复合板衬环，将所述复合板衬环的基层焊接至所述法兰本体的端面上；

S3、提供一法兰衬管，将所述法兰衬管插入法兰本体的法兰孔内；

S4、将法兰衬管与所述复合板衬环的覆层焊接固定；

其中，所述覆层与所述法兰衬管为相互容易焊接的同种材料或不同材料。

本发明实施方式相对于现有技术而言，采用复合板衬环，将复合板的基层与法兰本体的端面进行焊接，而将覆层作为法兰的密封面，法兰衬管与复合板衬环的覆层焊接固定，使法兰本体与介质隔离。由于基层与法兰本体、法兰衬管与复合板衬环的覆层为相互容易焊接的材料，因而，基层与法兰本体的焊接强度、法兰衬管与复合板衬环的覆层的焊接强度能得到保证，且复合板基层与覆层之间本身的连接强度大，法兰衬环密封面的承压能力大大提高。此外，法兰中也不存在螺钉连接的结构，消除了焊接缺陷的隐患，大大提高了耐用性。

另外，所述复合板衬环的内圈开设环槽，所述环槽横跨所述基层和所述覆层，且所述法兰还包含设置在所述环槽内的垫环；

其中，所述法兰衬管与所述覆层进行焊接时所形成焊缝还与所述垫环相连，且所述垫环将所述焊缝与所述基层相互隔开。垫环对覆层与法兰衬管的焊缝进行保护，大大降低了介质腐蚀基层的概率。

另外，所述法兰上还开设多个连接孔，且各连接孔以所述法兰孔的轴线为中心等距环绕设置，且所述复合板衬环的外径小于与各连接孔外切的圆的直径，或大于与各连接孔内切的圆的直径。

另外，当所述复合板衬环的外径大于与各连接孔内切的圆的直径时，所述复合板衬环上开设多个通孔，且通孔的数量与连接孔的数量相同，并一一对应相互连通，且各通孔均同时贯穿所述基层和所述覆层。

另外，所述法兰还包含从所述复合板衬环的各通孔插入至与该通孔相对应的连接孔内的衬筒，且各衬筒与所述复合板衬环的覆层焊接固定，使法兰连接件与介质相互隔离，防止法兰连接件腐蚀。

另外，其特征在于：所述基层和所述覆层一体成型，或均为独立部件焊接连接。

另外，在所述步骤S3之前，还包含以下步骤：

在所述复合板衬环的内圈开设环槽；其中，所述环槽横跨所述基层和所述覆层；

提供一垫环，将所述垫环设置在所述环槽内；

其中，在所述步骤S4中，所述法兰衬管在与所述覆层进行焊接时所形成的焊缝还与所述垫环相连，所述垫环将所述焊缝与所述基层相互隔开。

另外，提供的所述法兰上还预先开设多个连接孔，且所述复合板衬环的外径大于与各连接孔内切的圆的直径，提供的所述复合板衬环上还预先开设多个通孔，且通孔的数量与连接孔的数量相同，并一一对应相互连通，且各通孔均同时贯穿所述基层和所述覆层；

在所述步骤S4之后，还包含以下步骤：

提供与连接孔数量相同的衬筒；

将各衬筒分别从与各连接孔对应的通孔插入各连接孔内；

将各衬筒与所述复合板衬环的覆层焊接固定。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中的法兰剖视示意图；

图2是本发明第二实施方式中的法兰剖视示意图；

图3是本发明第三实施方式中的法兰剖视示意图；

图4是本发明第四实施方式中的法兰的制作方法流程图；

图5是本发明第五实施方式中的法兰的制作方法流程图；

图6是本发明第六实施方式中的法兰的制作方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种法兰，如图1所示，包含：法兰本体3、复合板衬环、法兰衬管5。法兰本体3开设法兰孔，且包含位于法兰孔一侧的端面；复合板衬环包含：与法兰本体3的端面焊接的基层2、与基层2贴合的覆层1。其中，法兰本体3与基层2为相互容易焊接的同种材料或不同材料，覆层1与法兰本体3的端面之间通过基层2相互隔开，且覆层1背离基层2的一侧作为密封面。法兰衬管5插入法兰孔内与法兰孔的孔壁贴合。其中，法兰衬管5与复合板衬环的覆层1焊接固定，且覆层1与法兰衬管5为相互容易焊接的同种材料或不同材料。法兰上开设多个连接孔，且各连接孔以法兰孔的轴线为中心等距环绕设置，且复合板衬环的外径小于与各连接孔外切的圆的直径。

具体地说，此实施方式中，法兰本体和复合板的基层为碳钢，复合板的覆层和法兰衬管5为金属钛，复合板的基层和覆层之间爆炸焊连接，将复合板的基层2与法兰本体3的端面进行焊接，而将覆层1作为法兰的密封面，法兰衬管5与复合板衬环的覆层1焊接固定，使法兰本体3与介质隔离。由于基层2与法兰本体3、法兰衬管5与复合板衬环的覆层1为相互容易焊接的材料，因而，基层2与法兰本体3的焊接强度、法兰衬管5与复合板衬环的覆层1的焊接强度能得到保证，且复合板基层2与覆层1之间本身的连接强度大，法兰衬环密封面的承压能力大大提高。此外，法兰中也不存在螺钉连接的结构，消除了焊接缺陷的隐患，大大提高了耐用性。

需要说明的是，此实施方式中，法兰衬管5与复合板覆层1之间的焊接在密封面的顶部焊接，该种方法可以省去垫环，但会增加一道焊后打磨或机加工程序，焊接的焊缝需要进行100％渗透检测保证其焊接质量。

本实施方式中的法兰较适用于公称直径小于等于50mm的法兰。

本发明的第二实施方式涉及一种法兰，如图2所示，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第二实施方式中，复合板衬环的内圈还开设环槽，环槽横跨基层2和覆层1，且法兰还包含设置在环槽内的垫环4。其中，法兰衬管5与覆层1进行焊接时所形成焊缝还与垫环4相连，且垫环4将焊缝与基层2相互隔开。

具体地说，垫环4的材料也为金属钛，垫环4、法兰衬管5与覆层1一同焊接。由于垫环4的设置，焊接时所形成焊缝与复合板衬环的基层2无法接触，垫环4、法兰衬管5与覆层1为同一材料，焊接后连接强度大，避免焊接时背部的碳钢对焊接金属造成的污染，对焊缝进行了保护，大大降低了介质腐蚀基层2的概率。

本实施方式中的法兰较适用于公称直径大于50mm的法兰。

本发明的第三实施方式涉及一种法兰，如图3所示，第三实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第二实施方式中，复合板衬环的外径小于与法兰的连接孔外切的圆的直径。而在本发明第三实施方式中，复合板衬环的外径大于与各连接孔内切的圆的直径，且复合板衬环上开设多个通孔，且通孔的数量与连接孔的数量相同，并一一对应相互连通，且各通孔均同时贯穿基层2和覆层1。法兰还包含从复合板衬环的各通孔插入至与该通孔相对应的连接孔内的衬筒6，且各衬筒6与复合板衬环的覆层1焊接固定，使法兰连接件与介质相互隔离，防止法兰连接件腐蚀。

本实施方式中的法兰不仅使密封面抗腐蚀，也对法兰的连接结构进行抗腐蚀保护，在设备使用过程中，如垫片发生了泄露，泄露的介质不会对螺孔内的法兰基层造成腐蚀。因而，本实施方式中的法兰适用于介质腐蚀特性较强的设备。

本发明第四实施方式涉及一种法兰的制作方法，制作的法兰如图1所示，制作的步骤如图4所示，包含以下步骤：

S1、提供法兰本体3，且该法兰本体3开设法兰孔，并包含位于法兰孔一侧的端面；

S2、提供一带有基层2和与基层2相互叠设的覆层1所构成的复合板衬环，将复合板衬环的基层2焊接至法兰本体3的端面上；

S3、提供一法兰衬管5，将法兰衬管5插入法兰本体3的法兰孔内；

S4、将法兰衬管5与复合板衬环的覆层1焊接固定；

其中，覆层1与法兰衬管5为相互容易焊接的同种材料或不同材料。

该法兰本体和复合板的基层为碳钢，复合板的覆层和法兰衬管5为金属钛，复合板的基层和覆层之间爆炸焊连接，将复合板的基层2与法兰本体3的端面进行焊接，而将覆层1作为法兰的密封面，法兰衬管5与复合板衬环的覆层1焊接固定，使法兰本体3与介质隔离。由于基层2与法兰本体3、法兰衬管5与复合板衬环的覆层1为相互容易焊接的材料，因而，基层2与法兰本体3的焊接强度、法兰衬管5与复合板衬环的覆层1的焊接强度能得到保证，且复合板基层2与覆层1之间本身的连接强度大，法兰衬环密封面的承压能力大大提高。此外，法兰中也不存在螺钉连接的结构，消除了焊接缺陷的隐患，大大提高了耐用性。

本发明第五实施方式涉及一种法兰的制作方法，如图2、5所示，第五实施方式与第四实施方式大致相同，主要区别之处在于：在步骤S3之前，还包含以下步骤：

在复合板衬环的内圈开设环槽；其中，环槽横跨基层2和覆层1；

提供一垫环4，将垫环4设置在环槽内；

其中，在步骤S4中，法兰衬管5在与覆层1进行焊接时所形成的焊缝还与垫环4相连，垫环4将焊缝与基层2相互隔开。

该法兰的垫环4、法兰衬管5与覆层1一同焊接。由于垫环4的设置，焊接时所形成焊缝与复合板衬环的基层2无法接触，垫环4、法兰衬管5与覆层1为同一材料，焊接后连接强度大，避免焊接时背部的碳钢对焊接金属造成的污染，对焊缝进行了保护，大大降低了介质腐蚀基层2的概率。

本发明第六实施方式涉及一种法兰的制作方法，如图3、6所示，第六实施方式与第四实施方式大致相同，主要区别之处在于：提供的法兰上还预先开设多个连接孔，且复合板衬环的外径大于与各连接孔内切的圆的直径，提供的复合板衬环上还预先开设多个通孔，且通孔的数量与连接孔的数量相同，并一一对应相互连通，且各通孔均同时贯穿基层2和覆层1；

在步骤S4之后，还包含以下步骤：

提供与连接孔数量相同的衬筒6；

将各衬筒6分别从与各连接孔对应的通孔插入各连接孔内；

将各衬筒6与复合板衬环的覆层1焊接固定。

该法兰不仅使密封面抗腐蚀，也对法兰的连接结构进行抗腐蚀保护，在设备使用过程中，如垫片发生了泄露，泄露的介质不会对螺孔内的法兰基层造成腐蚀。因而，本实施方式中的法兰适用于介质腐蚀特性较强的设备。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种法兰，其特征在于，包含：

法兰本体，开设法兰孔，且包含位于所述法兰孔一侧的端面；

复合板衬环，包含：与所述法兰本体的端面焊接的基层、与所述基层贴合的覆层；其中，所述法兰本体与所述基层为相互容易焊接的同种材料或不同材料，所述覆层与所述法兰本体的端面之间通过所述基层相互隔开，且所述覆层背离所述基层的一侧作为密封面；

法兰衬管，插入所述法兰孔内与所述法兰孔的孔壁贴合；

其中，所述法兰衬管与所述复合板衬环的覆层焊接固定，且所述覆层与所述法兰衬管为相互容易焊接的同种材料或不同材料。

2.根据权利要求1所述的法兰，其特征在于，所述复合板衬环的内圈开设环槽，所述环槽横跨所述基层和所述覆层，且所述法兰还包含设置在所述环槽内的垫环；

其中，所述法兰衬管与所述覆层进行焊接时所形成焊缝还与所述垫环相连，且所述垫环将所述焊缝与所述基层相互隔开。

3.根据权利要求1所述的法兰，其特征在于，所述法兰上还开设多个连接孔，且各连接孔以所述法兰孔的轴线为中心等距环绕设置，且所述复合板衬环的外径小于与各连接孔外切的圆的直径，或大于与各连接孔内切的圆的直径。

4.根据权利要求3所述的法兰，其特征在于，当所述复合板衬环的外径大于与各连接孔内切的圆的直径时，所述复合板衬环上开设多个通孔，且通孔的数量与连接孔的数量相同，并一一对应相互连通，且各通孔均同时贯穿所述基层和所述覆层。

5.根据权利要求4所述的法兰，其特征在于，所述法兰还包含从所述复合板衬环的各通孔插入至与该通孔相对应的连接孔内的衬筒，且各衬筒与所述复合板衬环的覆层焊接固定。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的法兰，其特征在于：所述基层和所述覆层一体成型，或均为独立部件焊接连接。

7.一种法兰的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、提供法兰本体，且该法兰本体开设法兰孔，并包含位于所述法兰孔一侧的端面；

S2、提供一带有基层和与所述基层相互叠设的覆层所构成的复合板衬环，将所述复合板衬环的基层焊接至所述法兰本体的端面上；

S3、提供一法兰衬管，将所述法兰衬管插入法兰本体的法兰孔内；

S4、将法兰衬管与所述复合板衬环的覆层焊接固定；

其中，所述覆层与所述法兰衬管为相互容易焊接的同种材料或不同材料。

8.根据权利要求7所述的法兰的制作方法，其特征在于，在所述步骤S3之前，还包含以下步骤：

在所述复合板衬环的内圈开设环槽；其中，所述环槽横跨所述基层和所述覆层；

提供一垫环，将所述垫环设置在所述环槽内；

其中，在所述步骤S4中，所述法兰衬管在与所述覆层进行焊接时所形成的焊缝还与所述垫环相连，所述垫环将所述焊缝与所述基层相互隔开。

9.根据权利要求7所述的法兰的制作方法，其特征在于，提供的所述法兰上还预先开设多个连接孔，且所述复合板衬环的外径大于与各连接孔内切的圆的直径，提供的所述复合板衬环上还预先开设多个通孔，且通孔的数量与连接孔的数量相同，并一一对应相互连通，且各通孔均同时贯穿所述基层和所述覆层；

在所述步骤S4之后，还包含以下步骤：

提供与连接孔数量相同的衬筒；

将各衬筒分别从与各连接孔对应的通孔插入各连接孔内；

将各衬筒与所述复合板衬环的覆层焊接固定。