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(yīng)力分布不匹配，難以實現(xiàn)等強度、等剛度設(shè)計要求；使用中，法蘭環(huán)與筒體交接處易在縱向應(yīng)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(yīng)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(dān)，結(jié)果造成粘接處縱向應(yīng)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(dǎo)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(yīng)力分布狀況。為此，仍續(xù)根據(jù)法蘭內(nèi)應(yīng)力分布情況，充分利用玻璃鋼性能的可設(shè)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(yīng)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(shè)置一個過渡錐頸，隨應(yīng)力增加而壁厚增加，隨應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yuǎn)低于鋼法蘭。當(dāng)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(dǎo)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(yán)格說來法蘭均為平板式，如前所述，其結(jié)構(gòu)與應(yīng)力分布不協(xié)調(diào)，易出現(xiàn)應(yīng)力集中、應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(shù)途徑。

　　①取管道外徑為錐孔小端內(nèi)徑，將預(yù)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(fù)合管道更宜采用此法，只要將塑料管外表面進行技術(shù)處理后代替芯軸插置在模具上，然后加工法蘭并復(fù)合玻璃鋼層，固化脫模便制得帶法蘭的整體復(fù)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。