法兰表面粗糙度

管件标准及相关参数:

不同形式的法兰密封面选用不同的密封垫圈材料，ASME B16.5以及B16.47定义了不同的法兰密封面，包括突面，凹凸面，榫槽面，环连接面，全平面等。ASME B16.5 规范要求法兰的接触面（突面和平面）具有特定的粗糙度，以确保该表面与垫圈相容并提供高质量的密封。   
法兰表面的粗糙度加工，无论是同心的还是螺旋形的，都需要每英寸30到55个凹槽，由此产生的粗糙度在125和500微英寸之间。下张图片展示了法兰突面上有锯齿形的饰面。

最常用的法兰密封面类型：

突面（RF）

突面密封面是在法兰加工中最为常用的，也是最为容易辨别的，RF面的设计目的是将更多的压力集中在较小的垫圈面积上，从而提高接头的保压能力。

这种表面类型允许使用广泛的垫圈设计组合，包括非金属平垫片类型和金属类型，如金属缠绕和金属包覆类型。突面外径以及高度的尺寸可以根据压力等级和法兰直径在ASME B16.5中查得。
 

150磅 以及 300磅的突面高度是1.6 mm (1/16 inch) (Fig. 1) 。

400, 600, 900, 1500 以及 2500磅的突面高度是6.4 mm (1/4 inch) (Fig. 2)。


平面（FF）

平面密封面的法兰的垫片与螺栓圆周面有相同的平面，常与平焊式配合以适用于操作条件比较缓和的(PNg1.0)工况下；常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰。

ASME B31.1表示，当将平面铸铁法兰连接到碳钢法兰时，必须去除碳钢法兰上凸起的表面，并且需要一个全面垫圈。

环连接面（RJ）

环连接面法兰通常用于高压（600级和更高压力等级）或高于800°F（427°C）的高温环境。当紧固螺栓将法兰之间的垫圈压缩到凹槽中时，会使垫圈变形（或压紧）以在凹槽内形成紧密接触，从而形成金属-金属密封。

环形接头垫圈都是适用于高压高温环境下的金属密封环。通过螺栓力在密封界面上施加压力，垫圈的“软”金属流入硬质法兰材料的微细结构，并产生非常紧密和有效的密封。

环槽密封面的金属环垫：

1、椭圆型环垫

适用于圆形底槽以及平底槽法兰

适用压力范围：150磅 至 2500磅

2、八角型环垫

适用于平底槽法兰

适用压力范围：150磅 至 2500磅

八边形截面具有比椭圆形更高的密封效率，是客户优先的选择。但是旧型圆底槽中只能采用椭圆形截面。椭圆形或八角形横截面都适用于平底槽的密封面。环的硬度应该总是小于法兰的硬度。

凹凸面（MFM）

这种类型的法兰通常是配套安装的。一个法兰面有一个超出正常法兰面（凸面）的区域。相对应的法兰或也应有一个匹配的凹陷（凹面）加工到它的表面。其中凹面的突面高度为5mm（3/16''），凸面的突面高度为7mm（1/4''）。

凹面的外径起到定位和保持垫圈的作用。凹面的深度通常等于或小于凸面的高度，以防止垫片压缩凹进时的金属与金属的接触。

榫槽面（TG）

这种类型的法兰通常是配套安装的。一个法兰面加工成凸起的环（榫）的密封面，而配合法兰有则被加工成凹陷（凹槽）的密封面。

它们不同于凹凸面，因为榫面和凹槽的内径不延伸到法兰基部，从而保持衬垫在其内径和外径上。榫槽连接也有一个优点，因为它们是自对准的。这些通常见于泵盖和阀盖上。

槽面与平面

一个法兰的密封面是槽面，另一个法兰的密封面是平面。

榫槽面与凹凸面的优势以及劣势：

优势：密封性能好，定位精度高，AF密封材料准确，利用率高，密封性好（O形圈）。

劣势：产品的商业可行性以及成本方面，毕竟在阀门、法兰以及常见的密封材料中，常见的是突面密封形式。


法兰面的锯齿形

法兰加工面上都有小凹槽，如图中所见。这种加工被称为锯齿形。法兰面可为光滑或锯齿型。

最常见的法兰密封面：

锯齿状的精加工，无论是同心的还是螺旋形的，都需要每英寸30到55个凹槽，由此加工的粗糙度介于125和500微英寸之间。

不同的法兰粗糙度等级一般都是根据制造商以及制造标准决定，概述如下：

接触的垫圈表面通常由1.6mm半径圆头工具产生的连续（有时称为表音）螺旋槽，进给速度为0.8mm每转，深度为0.15mm。这将加工出RA 3.2和12.5微米之间的粗糙度（125～500微英寸）。

光洁度

这通常是通过使由0.8mm半径圆头工具产生的连续螺旋槽形成的垫圈接触面以每转0.3mm的进给速度，深度为0.05mm。这将加工出RA 3.2和6.3微米之间的粗糙度（125～250微英寸）。

氢处理整理

在氢服务中法兰的完成非常平滑，通常在RA 2和3.2微米之间（79～125微英寸）

Hydrogen Service Finish
The finish for flanges in hydrogen service is very smooth, typically between Ra 2 and 3.2 micrometers (79 - 125 microinch).

水线密封面

法兰密封面呈镜面状。这种法兰精加工通常被预期用于金属与金属的接触（没有垫圈）。在石油、石化和相关行业中很少使用。

表面粗糙度的测量

法兰加工面通常通过视觉和触觉手段来测量，也可以用光洁度对比样板对比下机械加工面。

有两种常用的表达粗糙度的方法。它们是算术平均粗糙度值（AARH）和均方根（RMS）平均值。

算术平均粗糙度高度就是测量峰谷的距离，并计算测量的算术平均值。均方根平均值计算均方根平均值包括测量峰谷的距离，增加这些测量的平方和计算总平方根。

RMS值比AARH值高约11%。