法兰面是容纳垫圈的表面区域。法兰面有平面（FF）、凸面（RF）、环形接头（RTJ）、搭接、公母（M&F）、榫槽（T&G）6种可供选择的法兰面。 不同面的法兰需要不同的垫圈，切勿配对以防止接头泄漏。RF 和 FF 法兰可能有不同类型的“表面处理”（即表面顶部的粗糙度）：光滑、毛坯和锯齿状。
法兰面类型
ASME B16.5 和 ASME B16.47 规范提到了几种不同类型的法兰面：
- 平面法兰 (FF)
- 凸面法兰 (RF)
- 环形连接法兰（RTJ）
- 活套法兰
- 公母法兰 (M&F)
- 大、小榫槽法兰（T&G）
让我们仔细看看不同类型的法兰面，RF、FF、搭接、环接、沟槽：
凸面法兰 (RF)
凸面法兰 (RF) 很容易识别，因为垫圈表面区域位于法兰的螺栓连接线上方。
凸面法兰与各种法兰垫片兼容，从平面到半金属和金属类型（例如夹套垫片和螺旋缠绕垫片），无论是环形还是全面。
凸面法兰设计的主要范围是将两个配合法兰的压力集中在一个小表面上，增加密封强度。
凸面的高度取决于ASME B16.5 规范定义的法兰压力等级（对于压力等级 150 和 300，高度为 1.6 毫米或 1/16 英寸，对于 400 至 2500 等级，凸面高度约为 6.4 毫米或 1/4 英寸）。
ASME B16.5 RF 法兰最常见的法兰光洁度为 125 至 250 微米 Ra（3 至 6 微米 Ra）。根据 ASME B16.5，凸面是制造商默认的法兰面抛光（这意味着如果需要另一个法兰面，如平面或环形接头，买方应在订单中指定）。
凸面法兰是最畅销的法兰类型，至少在石化应用中是这样。
平面法兰 (FF)
平面法兰 (FF) 的接触面与法兰的螺栓连接线高度相同。一般为软型的全面垫圈用于两个平面法兰之间。
根据 ASME B31.3，平面法兰不应与凸面法兰配对，因为由此产生的法兰接头肯定会泄漏。
环形接头法兰 (RTJ)
当需要配合法兰之间的金属对金属密封时（这是高压和高温应用的条件，即高于 700/800 C°），使用环形连接法兰 (RTJ)。
环形接头法兰具有圆形凹槽以容纳环形接头垫圈（椭圆形或矩形）。
当两个环形接头法兰用螺栓连接在一起然后拧紧时，施加的螺栓力使法兰槽内的垫圈变形，从而形成非常紧密的金属对金属密封。为实现这一点，环形接头垫圈的材料必须比法兰材料更软（更具延展性）。
RTJ 法兰可以用不同样式（R、RX、BX）和形状（例如：R 样式的八角形/椭圆形）的 RTJ 垫圈密封。
最常见的 RTJ 垫圈是具有八角形截面的 R 型，因为它可确保非常牢固的密封（椭圆形截面是较旧的类型）。然而，“平槽”设计接受具有八角形或椭圆形截面的两种 RTJ 垫圈。
活套法兰
搭接法兰有一个平面，不用于密封法兰接头，而只是容纳短管端的背面。密封面实际上位于短管端本身，可以是平面或凸面。
榫槽法兰（T 和 G）
两个榫槽法兰（T&G 面）完美贴合：一个法兰有一个凸起的环，另一个有凹槽，它们可以很容易地配合（舌头进入凹槽并密封接头）。
舌槽法兰在大型和小型类型中都是标准化的。
外螺纹和内螺纹法兰（M 和 F）
与榫槽法兰类似，外螺纹法兰和内螺纹法兰（M&F 面型）也相互匹配。
一个法兰有一个区域超出其表面区域，即公法兰，另一个法兰在其面对表面上加工有匹配的凹陷，即母法兰。
女脸深 3/16”，男脸高 1/4”，两者都是光滑的。
母面的外径保留垫圈。
法兰面抛光
为确保法兰与垫圈和配套法兰完美配合，法兰表面区域需要一定的粗糙度（仅限 RF 和 FF 法兰抛光）。法兰面粗糙度的类型定义了“法兰面光洁度”的类型。
常见类型有库存、同心锯齿、螺旋锯齿和光滑法兰饰面。
钢制法兰有四种基本表面光洁度，但是，任何类型的法兰表面光洁度的共同目标是在法兰表面形成所需的粗糙度，以确保法兰、垫圈和配合法兰之间的牢固匹配从而提供高质量的密封。
现在让我们深入了解最常见的法兰面抛光类型：
库存完成
库存饰面是最普遍的饰面类型，因为它适合绝大多数应用。压力将垫圈的软面嵌入法兰面，并由于接触部件之间存在的摩擦而形成良好的密封。
当配合法兰用螺栓固定在一起时，垫圈被“挤压”到法兰表面并形成非常紧密的密封。
使用具有 1.6 毫米半径的圆头工具、深度为 0.15 毫米和每转 0.8 毫米的进给率的留声机螺旋槽制造毛坯精加工面。由此产生的表面“Ra”值 (AARH) 范围为 125 µinch 至 500 µinch（125 µm 至 12.5 µm）。
螺旋锯齿
螺旋锯齿饰面是一种留声机螺旋凹槽类型，它与普通饰面不同，因为凹槽是由 90 度工具（而不是圆头工具）制作的，可创建具有 45 度锯齿角的“V”几何形状。
同心或螺旋的锯齿状表面每英寸有 30 到 55 个凹槽，粗糙度在 125 到 250 微英寸之间。
同心锯齿
同心锯齿状法兰饰面采用同心凹槽而不是螺旋形。
凹槽由用于螺旋锯齿饰面的相同 90 度工具制成，但锯齿在法兰面上采用均匀设计。要获得同心凹槽，该工具的进给率为每转 0.039 毫米，深度为 0.079 毫米。
光滑表面或表面
表面光滑的法兰肉眼看不到可见的工具标记。
这种类型的法兰表面处理与金属面垫圈一起使用，例如夹套类型。
根据毛坯光洁度，这是通过用半径为 0.8mm 的圆头刀具以每转 0.3mm 的进给速率和 0.05mm 的深度（产生粗糙度）产生的连续螺旋槽加工接触表面来实现的在 Ra 3.2 和 6.3 微米之间，即 125 – 250 微英寸）。
冷水处理
冷水表面在肉眼看来闪闪发亮，非常光滑。这些表面的 AARH 值介于 85 微英寸到 100 微英寸之间。它们与金属对金属密封件（无垫圈）一起使用。
什么是 AARH？
术语 AARH（“算术平均粗糙度高度”）是指法兰面的光滑度/粗糙度。平均算术粗糙度高度值在选择法兰和垫片材料时非常重要。较高的“Ra”值表示更粗糙的表面，而较低的值表示更光滑的表面。
每种材料都具有表面粗糙度，有时会故意对表面进行精加工以使其具有特定的粗糙度（小或大）。
“算术平均粗糙度高度”（AARH）是衡量表面粗糙度的常用指标，它是金属表面凹凸不平度的平均高度，距中线如下图所示。
符号Y1至Y8表示从中线测量的峰高。
算术平均粗糙度高度通常以微英寸为单位测量，并用符号“Ra”表示。
表面粗糙度有多种标准，根据其应用类型设定。用于测量表面粗糙度的设备是所谓的“轮廓仪”（有接触式和非接触式两种）。
在接触式轮廓仪中，通过在轮廓仪笔下移动材料来测量粗糙度。然而，现代设备利用光学和超声波技术进行非接触式测量。
法兰盘
ASME/ANSI 为法兰定义了特定的粗糙度标准，因为法兰面光洁度在垫圈的可靠性和使用寿命中起着关键作用。
根据 ASME/ANSI 规范，锯齿状、螺旋锯齿状和同心法兰面抛光的平均粗糙度应为 125 µinch 至 250 µinch（3.2 µm 至 6.3 µm）。
用于在法兰上压印粗糙表面的工具的半径应为 0.06 英寸（1.5 毫米）或更大。法兰面上的沟槽密度应为每英寸 45 条沟槽至每英寸 55 条沟槽（1.8 条沟槽/毫米至 2.2 条沟槽/毫米）。
这些是半金属和非金属垫片的标准。如果法兰面的平均粗糙度不符合规定的标准，则接触面将无法正确密封，并且法兰接头在压力下工作一段时间后可能会磨损（导致螺栓接头松动和可能的泄漏）。
可使用聚四氟乙烯等柔软的非金属材料，以获得更舒适的饰面和更好的抗蠕变性。
允许的 AARH 缺陷
法兰垫圈的密封性能取决于 AARH、法兰尺寸和双头螺栓的压力。根据 ASME，相邻缺陷之间的距离应至少为最大径向投影的 4 倍。
可以通过从外半径减去内半径来评估径向投影。
锯齿应在同一水平面上，不允许在其上方突出。它会导致相邻的锯齿失去对垫圈材料的支撑，并可能导致磨损和泄漏。
