钢制仪表阀门整体制法兰不同标准的差异

谢海龙，杨 军，谢海勇，金 春

（1.浙江中孚流体机械有限公司，浙江 温州 325105；2.上虞颖泰精细化工有限公司，浙江 绍兴 312300）

0 引言

法兰作为仪表阀门重要的结构要素，其标准化对于阀门的重要性是不言而喻的。常用国标钢制阀门的法兰主要涉及3套标准的整体制法兰，即GB/T 9124.1-2019《钢制管法兰 第1部分：PN系列》、HG/T 20592-2009《钢制管法兰（欧洲体系）》和机械行业标准：JB/T 74-2015《钢制管路法兰 技术条件》、JB/T 75-2015《钢制管路法兰 类型与参数》、JB/T 79-2015《整体钢制管法兰》。其中，最新国家标准修订版于2019年12月1日起实施。本文通过对3套标准的对比解读，能更好地了解不同标准法兰的区别，便于选型与使用。

表1 压力等级范围Table 1 Pressure class range

表3 法兰类型与适用范围Table 3 Flange type and application scope

为便于对比说明，下文分别称3套标准为GB、HG和JB。

1 类型与参数

1.1 公称压力等级范围

压力等级范围[1,2,4]的差别，见表1。

1.2 公称尺寸范围

公称尺寸范围[1,2,4]的差别，见表2。

1.3 法兰类型与适用范围

GB、HG和JB（系列2）整体制法兰在相同公称压力下，适用范围[1,2,4]接近，只在PN25和PN100两个压力等级时有细微差别，总体上和JB（系列2）出入较大，见表3。

1.4 密封面型式与适用范围

3套标准在各自所覆盖的压力等级范围内，密封面型式的适用范围[1-4]区分基本一致，见表4。需要特别指出的是，GB和JB标准凹凸面法兰代号为MF，即凹面代号F，凸面M，而HG标准为MFM，即凹面代号FM，凸面M。

表2 公称尺寸范围Table 2 Nominal size range

表4 密封面型式与适用范围Table 4 Sealing surface type and application scope

图1 整体钢制法兰Fig.1 Integral steel flange

表5 密封面尺寸f1Table 5 Sealing surface size f1

2 法兰型式与尺寸

2015版JB标准中加入了系列1，法兰尺寸与密封面尺寸和GB、HG标准已趋于一致。同时，在JB标准中还保留原尺寸并改为系列2。它和系列1的最大区别在法兰外径D，标准规定系列2适用于老设备的维修与更换，推荐优先采用系列1，这里不对此做单独的差异对比。其中，差异较明显的应是法兰密封面尺寸f1[1,2,3,5]，详见图1和表5。

表6 法兰厚度CTable 6 Flange thickness C

表7 常用材料分组Table 7 Grouping of common materials

表8 确定法兰最高允许工作压力的条款差异Table 8 Differences in terms of determining the maximum allowable working pressure of flanges

从表5中可以看出，GB、JB标准与HG标准差异看起来明显，但综合公差因素，又可以认为是一样的，如全按最大下公差定，f1尺寸可全部视为1。

需要引起注意的还是PN10～PN16、DN65的法兰螺孔数，标准规定是8个孔，但对铸铁法兰和铜合金法兰，该规格的法兰可能是4个螺栓孔。因此，与铸铁法兰和铜合金法兰配对使用的钢制法兰可以采用4个螺栓孔，这需要制造厂和用户协商决定。

需要特别指出，差异较大的是PN6～PN25，DN≥700的法兰厚度C[1,2,4]，见表6。

表6 中，GB标准PN6，标准规定括号内为原标准法兰厚度尺寸，对于原有设备或供需双方认可仍可采用括号内的法兰厚度尺寸；PN10～PN25，标准规定括号内为原标准法兰厚度尺寸，对于原有设备或供需双方认可仍可采用括号内的法兰厚度尺寸，用户也可以根据计算确定法兰厚度。

表6 中，JB标准PN6，与GB标准推荐尺寸相同；PN10～PN25，用户可以根据计算确定法兰厚度，也可以与GB标准尺寸相同。

3 技术要求

3.1 材料

3套标准对材料的表述基本一致，因制定的时间不同，GB、HG和JB 3套标准分别引用EN 1092-1:2018、EN 1092-1:2007和EN 1092-1:2002。在材料组别[1-3]的引用上有差异，以仪表阀常用材料WCB和CF8为例，GB和JB标准以EN材料分组，HG标准则以ASTM材料分组，见表7。

3.2 压力－温度额定值

3套标准对压力－温度额定值[1-3]的规定基本一致，但表述条款上有一定差异，本文以GB标准为基准进行对比。

1）最高允许工作压力的确定，见表8。

表9 确定连接法兰压力－温度额定值的条款差异Table 9 Differences in terms of determining pressure temperature ratings for connecting flanges

表10 高温或低温条件下，压力－温度额定值的条款差异Table 10 Clause differences of pressure temperature ratings at high or low temperatures

2）连接法兰的压力－温度额定值，见表9。

3）高温或低温条件下，压力－温度额定值的表述差异，见表10。

4）基于上述和3.1所述的差别，3套标准的压力－温度额定值也有所区别，以常用的PN16压力等级、WCB和CF8材料为例，区别见表11。

GB/T 12224标准规定[6]：PN系列阀门，标准压力级的压力－温度额定值按标准规定。标准没有规定的，可以按GB/T 9124的规定。

法兰连接阀门在高温或低温下，或在介质温度快速变化的工况下使用，有可能引起法兰密封面泄漏。PN系列，公称压力不大于PN25和Class150的法兰连接阀门，工作温度超过200℃时，其他压力级的法兰连接阀门；工作温度超过400℃时，应尽量避免介质温度的急剧变化和外加载荷。法兰螺栓连接的相关技术要求按GB/T 9124的规定。

所以，阀门设计、选用过程中，要结合阀门标准和法兰标准的规定。见表12，同样以常用的PN16压力等级、WCB和CF8材料为例，GB/T 12224对此的规定，还是有一定差异的。

表11 法兰常用材料压力－温度额定值Table 11 Pressure temperature rating of common flange materials

表12 阀门常用材料压力－温度额定值Table 12 Pressure temperature rating of common valve materials

3.3 尺寸公差

法兰的尺寸公差[1-3]已基本趋一致，细微差别见图1和表13。

另外，HG标准中，单列了法兰环连接面的尺寸公差，如环槽深度E、环槽顶宽度F、环槽中心圆直径P等。GB和JB标准中则没有，不过从表13中的差别可看出，3个标准未来可能会趋向完全统一。

3.4 连接密封面

1）3套标准都规定连接密封面[1-3]应进行机械加工，并对表面粗糙度要求进行了规定。

GB和JB标准规定了Ra（μm）值和Rz（μm）值，HG标准只规定了前者。

对于全平面（FF）、凸面（RF）和凹凸面（MF）法兰，密封面一般加工成锯齿形的同心圆或螺旋齿槽，加工刀具的圆角半径应不小于1.5mm，同心圆或螺旋齿槽的深度约为0.05mm，GB和JB标准规定节距为0.50mm～0.56mm，HG标准规定节距约为0.45 mm～0.55mm，虽表述上有点差异，但基本一致。

2）JB标准规定：当密封面型式为凸面（RF）、凹面（F）及槽面（G）时，密封面凸台与法兰面之间的过渡一般采用直角，也可以根据制造厂的设计采用45°倒角或圆角。GB和HG标准则没有这个规定，同样是表述上的差异，实际影响不大。

3）法兰密封面的缺陷

HG标准规定了法兰密封面缺陷的范围，并规定任意两相邻缺陷之间的距离应大于或等于4倍缺陷最大径向尺寸，不允许有凸出法兰密封面的缺陷，GB和JB标准则无此规定。

表13 法兰尺寸公差Table 13 Flange dimension tolerance

表14 紧固件及垫片标准Table 14 Standard of fasteners and gaskets

3.5 紧固件及垫片

3套标准对紧固件及垫片[1-3]相关规定的表述有所差异，主要区别在引用标准的不同，详见表14，但各标准内所引用的标准基本一致，所以体现出的紧固件及垫片的使用条件、压力温度、选配表等，也基本相同。

3.6 加工制造

1）GB和JB标准对整体制法兰的制造方法[1-3]进行了规定，如锻造、铸造、棒材或型材等，HG标准则没有规定。

2）3套标准都对螺栓支承面的锪孔加工进行了规定，但HG标准更具体，即锪出平面的直径有明确的规定。

3）JB标准对外观要求有相关规定，GB和HG标准则将类似规定放在检验条款中：

① 法兰表面应光滑，不得有伤痕、裂纹等缺陷。

② 机加工表面不得有毛刺、有害的划痕和其他降低法兰强度及连接可靠性的缺陷。

③ 环连接面法兰的密封面应逐件检查，环槽的密封面不得有裂纹、划痕或撞伤等缺陷。

④ 法兰加工完毕后，应采取必要的防护措施以防止密封面锈蚀、划伤和撞击。

3.7 试验

GB和JB标准一致，与HG标准表述不一致，但差别不大。

4 检验与验收

3套标准的检验与验收条款基本一致，所不同的是JB标准，见3.6中的第3条。

5 标志标记

3套标准的标志标记除了标准号的位置不同外，其它规定基本一致，对整体制法兰也基本不作要求。

6 应用中的常见问题

单从法兰的角度，由于设计、生产加工和使用三方各自侧重点的不同，往往倾向于有利于自己的角度或既定的习惯来判断产品，所以通常被忽略或弱化的主要有3个问题：

1）材料的化学成分、力学性能。

2）压力－温度额定值。

3）尺寸与尺寸公差。

其中，尺寸与尺寸公差是最表象最直接的反应，从两方面来看：

a）未能及时更新标准。2015版JB标准已实行多年，如本文第2章所述，法兰外径D原标准尺寸已改为非推荐优先采用，但实际上市面上还非常多老标准的产品。

b）各方对外形品质要求不同。如本文3.3所述，几何尺寸是有公差范围的，虽不影响使用，但如果控制不严谨，外观一致性还是较差。

7 结语

自JB标准2015版发布后，3套标准总体上已趋统一，不管对生产厂商还是用户来说都是有利的。同时，充分了解3套标准的差异，有助于更好地理解、掌握与运用标准，尤其对于阀门从业人员更有裨益。