簡介

　　法蘭（flange，音譯，意為凸緣、翼緣）是管道及容器中使用最廣的可拆卸連接部件，隨著玻璃鋼管道、容器使用日益廣泛，玻璃鋼法蘭的性能和制作也逐漸受到普遍重視。

　　分類

　　常用玻璃鋼法蘭多用于壓力不大于3MPa的中低壓力管道、容器，主要結(jié)構(gòu)形成有整體法蘭、粘接法蘭和活套法蘭。

　　整體法蘭一般為等壁厚平板法蘭。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于法蘭環(huán)與筒體為整體成型，增強玻璃纖維及織物是連續(xù)的，能充分發(fā)揮玻璃鋼強度高、易成型的特性，其缺點是等壁厚結(jié)構(gòu)與法蘭內(nèi)應力分布不匹配，難以實現(xiàn)等強度、等剛度設計要求；使用中，法蘭環(huán)與筒體交接處易在縱向應力作用下出現(xiàn)較大變形，甚至出現(xiàn)微裂紋和開裂破壞。

　　粘接法蘭是將法蘭環(huán)與筒體分別加工，然后再將二者粘接在一起而成。該結(jié)構(gòu)應用很普遍，它充分發(fā)揮了玻璃鋼易成型的優(yōu)點，模具簡單，便于制造，適于制造大直徑、小批量和異型玻璃鋼法蘭。但其最大的不足是法蘭環(huán)與筒體間的玻璃纖維不連續(xù)，因而連接處的強度下降較大，即使在轉(zhuǎn)角處采用玻璃布、短切氈進行補強，但法蘭所承受的彎矩、剪力、拉力等主要還是靠粘接面上的樹脂基體承擔，結(jié)果造成粘接處縱向應力最大而強度又最低的局面，易出現(xiàn)破壞，安全性不足，且隨使用溫度增高，安全性還要降低。相對來說，活套法蘭既具有整體法蘭的特長，同時又充分利用活套金屬法蘭環(huán)剛度大的優(yōu)勢，大大降低了玻璃鋼法蘭在緊固后的使用過程中因兩螺栓間法蘭環(huán)產(chǎn)生彎曲、撓度過大所導致的泄漏現(xiàn)象。但是，如前所述，等壁厚結(jié)構(gòu)仍不符合法蘭內(nèi)應力分布狀況。為此，仍續(xù)根據(jù)法蘭內(nèi)應力分布情況，充分利用玻璃鋼性能的可設計性、易成型等特點，選擇更為合理的法蘭結(jié)構(gòu)形式。

　　根據(jù)應力分布曲線可以看出，法蘭采用與筒體壁厚相同的等壁厚結(jié)構(gòu)是不合理的，宜在法蘭環(huán)與筒體之間設置一個過渡錐頸，隨應力增加而壁厚增加，隨應力降低壁厚減薄。這樣既可大大降低法蘭由于結(jié)構(gòu)不合理而出現(xiàn)的局部應力集中和變形過大。提高整體強度、剛度，又可減小法蘭環(huán)的撓度，使墊片受壓較均勻，變形基本一致，可提高密封性，也就是說，采用錐頸式結(jié)構(gòu)可使玻璃鋼法蘭實現(xiàn)等強度、等剛度設計原則，是一種合理的法蘭結(jié)構(gòu)形式。

　　從成型工藝方面講，采用手煳、冷壓、壓注等工藝制造錐頸式玻璃鋼法蘭是完全可行的，但對于大型、異型、小批量手煳玻璃鋼法蘭，為了減少模具投資，縮短生產(chǎn)周期，也可將錐頸式結(jié)構(gòu)演變?yōu)橹徒Y(jié)構(gòu)。取柱直徑等于錐大端直徑，高度不變。該結(jié)構(gòu)僅原材料消耗稍有增加，性能不下降，而制造更方便。

　　由于玻璃鋼彈性模量僅有金屬的1/20-1/10，因此玻璃鋼法蘭剛度遠低于鋼法蘭。當法蘭承壓后，法蘭環(huán)上相鄰兩螺栓之間易產(chǎn)生過大撓度而引起介質(zhì)滲透，泄漏。如靠增加玻璃鋼法蘭環(huán)厚度提高剛度，則會導致成本上升，采用錐頸結(jié)構(gòu)活套法蘭是解決這一問題的有效途徑，其特點為：1.取金屬彈性模具高之長，補玻璃鋼之短，與達到相同剛度的玻璃鋼法蘭相比成本不增加；2.減少玻璃鋼法蘭生產(chǎn)加工工序，提高效率；3.拆卸、安裝、維修比較方便，活套法蘭一般用于PDn≤50的場合。（式中p為工作壓力MPa，；Dn為法蘭內(nèi)徑，cm).

　　目前容器法蘭、異型管道法蘭的制造一般采用筒體與法蘭環(huán)粘接和筒體翻邊為法蘭兩種方法。這些方法雖然簡便易行，但嚴格說來法蘭均為平板式，如前所述，其結(jié)構(gòu)與應力分布不協(xié)調(diào)，易出現(xiàn)應力集中、應變集中、微裂紋、開裂等不良現(xiàn)象。采用在線型模具上進行加工，來制得結(jié)構(gòu)合理的與法蘭整體成型的容器、異型管道。

　　成型整體玻璃鋼法蘭的模具如圖6-1所示。活套玻璃鋼法蘭模具與此基本相同，僅省略導柱部分即可。該模具的芯軸外徑與法蘭內(nèi)徑Dn相等；模座外徑等于法蘭外徑D；導柱直徑與螺栓孔相等；定位套高度減去模座厚度等于法蘭環(huán)厚度；壓塊一般為2-4塊，拼合后為一帶圓錐孔的圓柱體，其圓錐孔大端內(nèi)徑等于錐頸大端外頸，圓錐孔小端內(nèi)徑等于筒體外徑，即圓錐孔是按錐頸尺寸定的。采用該模具可使法蘭筒體、錐頸、密封線、螺栓孔、法蘭環(huán)一次整體成型，幾何精度高、表面光潔、互換性強，可免去機械加工工序，提高生產(chǎn)效率。

　　成型

　　為了使玻璃鋼法蘭、管道整體成型，可采用兩種技術途徑。

　　①取管道外徑為錐孔小端內(nèi)徑，將預先加工好的管道下料，兩端打毛，代替芯軸插置在模座上，然后加工法蘭，固化脫模便制得帶法蘭的玻璃鋼管道對于玻璃鋼塑料復合管道更宜采用此法，只要將塑料管外表面進行技術處理后代替芯軸插置在模具上，然后加工法蘭并復合玻璃鋼層，固化脫模便制得帶法蘭的整體復合結(jié)構(gòu)管道。

　　②先將玻璃鋼法蘭加工好，其錐頸、法蘭環(huán)如上述,所不同的是僅將筒體部分加工成階梯式臺階狀，臺階長度大于30mm，臺階厚度一般為0.4-1.0mm，各臺階厚度之和等于筒體壁厚，待固化脫模后將法蘭插入管道成型芯軸模具兩端，經(jīng)手煳、纏繞玻璃鋼管道，便得到帶法蘭的整體玻璃鋼管道。