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施工与设计

法兰连接与焊接连接的区别

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施工与设计
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在化工装置中,作为配管的连接方式,主要有法兰连接焊接连接两种。

作为工程师,全面理解这两种连接方式的特点,并根据场合加以区分使用,是非常重要的能力

例如,在以法兰连接为基本设计思想的工厂中,如果一开始就否定“焊接连接绝对不行”,反而会限制设计和改造的自由度。当然,反过来的情况同样成立。

优秀的工程师,往往能够理解并区分它们的差异。
阅读本文后,你将能够理解法兰连接与焊接连接之间的具体区别。
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法兰连接

我们从与焊接连接的对比角度,来看看法兰连接的优点。

フランジ

法兰连接的优点

  • 管道的安装与拆卸方便
  • 现场无需动火
  • 可用于管道内部的检查与清洗

法兰连接的优点从数量上看并不算多,但**“可以拆卸”这一点本身就具有压倒性的价值**。


安装与拆卸方便

即使是已经安装在化工装置中的管道,随着时间推移也一定会发生老化,因此更换管道的安装与拆卸是不可避免的工作

在经常进行扩建或改造的工厂中,有意在关键位置设置法兰连接,可以有效抑制改造成本的增加。
在批量生产型的化工装置中,具备这种设计思路往往会更有优势。

另外,在一些空间狭小、现场无法进行焊接作业的场所,法兰连接反而成为可行的连接方式。


现场无需动火

由于法兰连接不需要焊接,因此现场不需要使用明火
在处理易燃、易爆介质的化工装置中,在运行中的管道附近进行焊接作业通常会受到严格限制。

有时甚至会被明确拒绝。
即使允许施工,也需要使用防火布进行隔离、随身携带便携式气体检测仪等,非常费时费力。

焊接不仅更换作业本身耗时,从运行与维护的角度来看,法兰连接具有明显优势


可用于检查与清洗

法兰连接还可以作为管道内部的检查口使用。
在处理浆料等容易发生堵塞的装置中,尤其受到青睐。

在强调清洗的重要性、频繁切换生产条件的批量式工厂中,法兰连接同样非常有效。


焊接连接

下面来看焊接连接的优点。
这里所说的焊接连接,是指不使用法兰,直接通过焊接连接管道,主要以对接焊为对象。

对于高压管线使用的承插焊,会有一些差异,但在批量式化工装置中几乎很少使用,因此本文不展开讨论。

溶接

焊接连接的优点

  • 焊接工时少
  • 泄漏风险低
  • 无需考虑垫片和螺栓的老化
  • 重量轻
  • 成本低

焊接工时少

乍一看可能会觉得“既然要焊接,工时当然更多”,但实际上通常并非如此

如果使用法兰连接管道,一般需要:

  • 在管道与法兰的内侧和外侧分别焊接
  • 一处连接需要两套法兰组件

与直接焊接管道相比:

  • 单从焊接位置来看就增加到约 2 倍
  • 法兰连接需要两侧各一套,结果约为 4 倍

也就是说,焊接连接在工时上往往更少

当然,实际情况会因焊接方式、是否使用短节(Stub End)等而有所不同,这里讨论的是一般情况。


泄漏风险低

焊接连接的泄漏风险较低,因为不存在垫片泄漏的问题。

在化工装置中,对于不希望介质泄漏到大气中,或不希望与空气、雨水接触的工艺流体,焊接连接是一种有效的对策。

不过,这通常适用于腐蚀性较低的介质
对于高腐蚀性介质,往往会选择玻璃衬里等衬里管道。

此外,在公用工程用的碳钢管道中,若希望长期稳定使用,采用焊接连接也会更让人安心。


无需担心垫片和螺栓老化

焊接连接无需考虑垫片和螺栓的老化问题。
不需要担心介质泄漏,也就自然避免了与垫片、螺栓相关的维护问题。

垫片需要定期更换,而螺栓螺母若长期放置,可能会严重锈蚀,导致拆卸极为困难。


重量轻

焊接连接的重量更轻,这是显而易见的。
因为不存在法兰这种较重的部件。

在频繁进行管道切换的工厂中,管道拆装的重量负担往往成为问题
减少法兰数量、实现轻量化,有时会成为解决问题的突破口。


成本低

在很多情况下,焊接连接的总体成本更低
这是因为焊接工时少、法兰和垫片等部件数量少,这些因素往往能够抵消焊接作业本身的技术难度与人工成本。

虽然成本受现场条件影响较大,不能一概而论,但焊接连接在经济性上占优的概率较高。


最后总结

本文对化工装置用管道中的法兰连接与焊接连接进行了比较。

在我负责的工厂中,法兰连接占绝大多数,这与频繁改造以及对动火作业的严格要求有关。

即便如此,焊接连接也有其明确的优势,在设计时有意识地进行区分和选择非常重要

很难简单地说哪一种绝对更好,
关键在于正确理解各自的特点,并在合适的场合使用

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