突面法兰和全平面法兰区别:JIS FF/RF与垫片选用

日本进口的橇装泵到货,管口表上写着"JIS 10K 100A FF",泵体是铸铁的。而现场管道规格书要求的是 ASME B16.5 Class 150 或国标 PN 系列的突面(RF)法兰。这时会马上冒出两个问题:全平面(FF)法兰能不能直接和突面(RF)法兰对接?中间该用什么垫片?
先说结论:FF 配 FF,RF 配 RF;不要把钢制突面法兰直接拧到铸铁全平面法兰上,应把钢制一侧改成全平面。FF 和 RF 描述的是法兰密封面的形状:FF 一直平到法兰外缘,RF 则只在螺栓孔内侧有一圈凸台。密封面形式同时决定了该用哪种垫片,所以订货前一定要先确认对方法兰的密封面和材质。
本文依次说明:日本图纸怎么标这两种密封面,JIS B 2220 与 ASME B16.5 的密封面有何不同,哪些组合可以对接,JIS 10K 的垫片尺寸表,以及可直接拿去用的确认清单和对日方的提问清单。
区别在于垫片接触的范围有多大。突面法兰把螺栓预紧力集中到一圈窄面上。
※"在 JIS B 2220 中的地位"依据 Nichias(ニチアス)产品样本转载的 JIS B 2220:2012 尺寸表中的注记。"常见使用场合"是一般惯例,并非标准的规定。

目录
日本图纸中FF和RF怎么标注
日本的图纸和数据表通常把标准、公称压力、公称直径和密封面写在同一串里。"JIS 10K 100A FF"的意思是:JIS B 2220 法兰,公称压力 10K(呼び圧力,yobi-atsuryoku),公称直径 100A(约相当于 DN100 / NPS 4),密封面为全平面。其中 K 是 JIS 的公称压力等级,A 是以毫米计的公称直径。
日文名称很容易看反。JIS 把 FF 叫"全面座"(zenmen-za),把 RF 叫"平面座"(heimen-za)。字面上"平面"像是平的,但"平面座"在 JIS 里指的是带凸台的突面,不是平的那种。JIS 尺寸表里的凸台有两种:大平面座(dai-heimen-za,大突面)和小平面座(sho-heimen-za,小突面)。单写"RF"时,一般指大的那种。
日本图纸里也常把密封面和法兰型式连写,如"SOFF""SORF"(平焊法兰,全平面或突面),"WN"表示对焊颈法兰。炼油、石化厂常写 JPI 标准和等级,如"JPI 150 RF"。
管口表或阀门数据表里可能出现的日文汉字及其含义。
| 图纸上的日文写法 | 读音 | 中文含义 |
|---|---|---|
| 全面座 | zenmen-za | 全平面(FF) |
| 平面座/大平面座 | heimen-za / dai-heimen-za | 突面(RF),即标准的大突面 |
| 小平面座 | sho-heimen-za | 小突面(JIS B 2220 参考性附录) |
| (假名书写) | hamekomi-gata | 凹凸面(MFM) |
| 溝形 | mizo-gata | 榫槽面(TG) |
| (假名书写) | zenmen-gata gasuketto | 全平面垫片(整圈垫片) |
| (假名书写) | ringu-gata(uchi-pakkin) | 环形垫片(日方称"内垫") |
日方口头常把垫片叫 pakkin("密封件"的叫法),所以突面用的环形垫片可能写成"RF pakkin",全平面垫片写成"FF pakkin"。
全平面(FF)法兰
全平面法兰的整个垫片接触面都加工成平面。在日本,FF 主要用在压力较低的等级,如 JIS 5K、10K 和 JPI Class 150、300。
JIS 5K、10K 法兰在标准尺寸表中画的就是全平面。Nichias 样本里的 JIS 表对 5K、10K 加了注记:必要时也可做成大突面。JIS 16K、20K 在 600A 以下,也可以做成全平面。
垫片在更大的面积上受压,同样的螺栓力下,垫片比压比 RF 低。所以 FF 多用于水、空气等无危险的介质。
按日本(JIS)的做法,FF 法兰既可以配带螺栓孔的全平面垫片,也可以配落在螺栓内侧的环形垫片。Nichias 把它的 JIS 环形垫片尺寸表同时列为全平面用和大突面用。全平面垫片把螺栓力分散到很大的面积上,Nichias 也提醒:压缩石棉橡胶板类和聚四氟乙烯(PTFE)的全平面垫片,即使在 10K、16K 也难以保证气体密封。
美国资料(如 Project Materials)则是 FF 配全平面垫片,对接铸铁法兰时美国的指南也是这个组合(见下文)。
突面(RF)法兰
突面法兰在螺栓圆内侧有一圈平整的凸台。拧紧螺栓时,力集中在这一圈窄面上,垫片比压比 FF 高,更容易密封。因此危险介质、高温介质多用突面法兰。
按 ASME B16.5 制造的钢制法兰,通常供货就是 RF,需要 FF 时一般要在订单上另行注明。在 JIS 里,16K 及以上以 RF 为基本形式;30K 及以上,Nichias 建议用缠绕垫之类的半金属垫片,而不是板式垫片。
两个标准的凸台高度不同,见图3:JIS B 2220 按尺寸和压力等级规定,ASME B16.5 只按压力等级规定。
两个标准的密封面种类相同,但默认的密封面和突面高度不同。
| JIS B 2220(钢制管法兰) | ASME B16.5(管法兰,NPS 1/2~24) | |
|---|---|---|
| 默认密封面 | 5K、10K 为 FF;16K 及以上为 RF | 钢制法兰通常供货为 RF;要 FF 须在订单上注明 |
| 突面高度 | 按尺寸和等级为 1~5 mm。10K:25A 及以下 1 mm,32A~250A 为 2 mm,300A 及以上为 3 mm。16K、20K 在 650A 及以上为 5 mm | Class 150、300 为 1.6 mm(1/16 in);Class 400 及以上为 6.4 mm(1/4 in) |
| 法兰厚度是否含突面高度 | 请向供应商确认 | Class 150、300:不含;Class 400 及以上:含 |
| 其他密封面 | 小突面(附录)、凹凸面、榫槽面 | 凹凸面、榫槽面、环连接面 |
| 垫片尺寸标准 | JIS B 2404 | ASME B16.21(非金属平垫片) |
JIS 数值取自 Nichias 样本转载的 JIS B 2220:2012 尺寸表。ASME 数值为 2020 年版,据 Project Materials 的归纳。即使密封面一致,JIS 与 ASME 法兰的螺栓孔中心圆也不同,不能直接对接。
突面法兰有一个严重的缺点。对方是铸铁阀门这类较脆的材料时,拧紧螺栓会使阀门法兰受弯,可能开裂。因此,对接铸铁阀门时基本不用突面。裂纹是怎么产生的、怎么处理,下一节说明。

从剖面图可以看出:FF 接头把整圈垫片(连同螺栓孔)夹住,RF 接头则只在凸台上夹住环形垫片。垫片形状不同,所以订垫片时一定要写明密封面形式。
FF法兰能和RF法兰对接吗
原则上不行。FF 配 FF,RF 配 RF,螺栓力才能均匀压在垫片上。判断时先确认四项:
- 对方法兰的密封面(FF 还是 RF)
- 对方法兰的材质(钢,还是铸铁或塑料)
- 标准和公称压力(JIS 10K、JPI 150、ASME Class 150、国标 PN 等),以及螺栓孔是否对得上
- 使用的垫片形式(环形还是全平面)
实际中,有些泵和阀门只有 FF 型号,管道一侧常常要迁就设备。各种组合的处理如下。
关键不是"螺栓能不能拧上",而是垫片是否被均匀压紧。
※日本的管道设备供应商 MIRAIZ 也把"突面法兰配全平面垫片"列为不应使用的组合。
如果在突面法兰上垫全平面垫片,凸台以外的那部分垫片碰不到对面法兰,根本没有被压紧。真正起密封作用的只有凸台上的那一段,效果和环形垫片一样,外面那圈是多余的。
两片钢法兰、压力又低时,FF 对 RF 拧紧后也未必漏。但即便如此,螺栓力也只集中在突面的凸台上,FF 一侧的外缘是悬空的。
新设计应让两侧密封面一致;现场发现既有管线混用了不同密封面时,要先与设计方或制造商确认。特别是对方为铸铁或塑料法兰时,不要直接拧紧了事。
铸铁FF法兰为什么会被钢制RF法兰拧裂
只有突面凸台压在垫片上,螺栓周围留有间隙。越拧紧,铸铁法兰的外缘被拉弯得越厉害。
※上半部分的剖面示意图。虚线为环形垫片,涂色处是突面的凸台。
最危险的情况是:带 FF 法兰的铸铁阀门,被拧到钢制 RF 法兰上。只有凸台压在垫片上,螺栓周围就留下了间隙。
继续拧紧螺栓时,铸铁法兰的外缘被拉向这个间隙。铸铁这种材料往往还没弯就先断了,所以裂纹从法兰根部开始。
美国阀门厂 Milwaukee Valve 介绍过一个退货案例:全平面铸铁阀装到突面钢法兰上后开裂。该公司称 ASME B16.5 和 B31.1 对这种情况都要求钢法兰做成全平面,并建议车掉突面、改用全平面垫片。美国海岸警卫队的船舶管道规则(46 CFR 56.25-10)也有同样要求。具体条文请以项目适用的现行规范为准。
常用的处理办法有以下几种:
- 把管道侧的配对法兰改成钢制 FF 法兰(例如 JIS 10K FF)
- 把现有钢法兰的突面车掉,做成 FF,并使用全平面垫片
- 螺栓按对角顺序分几次均匀拧紧,避免铸铁法兰被一侧先拉下去
能不能车掉突面,要由管道规格书决定,还要向法兰或设备制造商确认。ASME B16.5 的 Class 150 和 300 法兰,厚度是不含突面高度的;JIS 法兰是否含突面高度,请问供应商。
JIS FF/RF法兰与ASME、国标管道对接
密封面一致只解决了一半问题。JIS B 2220 与 ASME B16.5 的螺栓孔中心圆(PCD)不同,所以 JIS 10K FF 法兰也无法与 ASME Class 150 FF 法兰直接对接。以 100A(NPS 4)为例,JIS 10K 的中心圆是 175 mm,而 ASME Class 150 是 7.50 in(190.5 mm)。
国标管道同样要核对。国标(如 GB/T 9112~9125 系列、HG/T 20592~20635)PN10 的 DN100 法兰,中心圆一般为 180 mm,与 JIS 10K 的 175 mm 也对不上。具体数值以项目采用的标准和版本为准。
通常的做法,是按设备所属的标准、等级和密封面配一副配对法兰(相フランジ,ai furanji):JIS 10K FF 的管口,就配 JIS 10K FF 的配对法兰,垫片按 JIS B 2404 取尺寸。管道从 JIS 转换到 ASME 或国标的位置,由管道设计人员和项目规格书决定。
垫片也不能混用。JIS 垫片按 JIS B 2404 取尺寸,ASME 非金属平垫片按 ASME B16.21,国标另有自己的垫片尺寸标准。JIS 10K 的环形垫片,外径由 JIS 的螺栓圆决定,装到其他标准的法兰上就对不准中心(见下一节)。
速查表:JIS 10K 密封面与垫片尺寸
下表列出 JIS 10K 钢制管法兰中常用的 7 个规格,包括凸台尺寸以及垫片内径、外径(单位 mm)。突面用的环形垫片(日方常称"RF pakkin"),和 FF 用的全平面垫片,尺寸都由 JIS B 2404(管法兰用垫片尺寸)规定。
环形垫片外径=螺栓孔中心圆直径-螺栓直径,正好落在螺栓内侧。
| 公称直径 | RF 凸台直径 g/高度 f | 环形垫片(RF 用)内径×外径 | 全平面垫片(FF 用)外径 | 螺栓孔中心圆;孔数×孔径 | 螺栓 |
|---|---|---|---|---|---|
| 15A(NPS 1/2) | 51/1 | 22×58 | 95 | 70;4×15 | M12 |
| 25A(NPS 1) | 67/1 | 35×74 | 125 | 90;4×19 | M16 |
| 50A(NPS 2) | 96/2 | 61×104 | 155 | 120;4×19 | M16 |
| 80A(NPS 3) | 126/2 | 90×134 | 185 | 150;8×19 | M16 |
| 100A(NPS 4) | 151/2 | 115×159 | 210 | 175;8×19 | M16 |
| 150A(NPS 6) | 212/2 | 167×220 | 280 | 240;8×23 | M20 |
| 200A(NPS 8) | 262/2 | 218×270 | 330 | 290;12×23 | M20 |
※单位 mm。g 为突面凸台外径,f 为凸台高度。摘自 Nichias 垫片产品样本中的 JIS B 2220:2012(钢制管法兰)和 JIS B 2404:2018(管法兰用垫片尺寸)尺寸表。全平面垫片的内径与环形垫片相同,外径与法兰外径相同。订货前,请核对对方法兰的标准和公称压力,并以垫片厂家最新的尺寸表为准。
以 100A 为例:螺栓孔中心圆 175 mm 减去 M16 螺栓的直径 16 mm,得 159 mm,正好是环形垫片的外径。表中 10K 的 7 个规格都符合这个关系。
环形垫片的外径正好顶到螺栓,所以拧紧时由螺栓来定心,垫片不容易偏。这也是它的外径比突面凸台外径(100A 为 151 mm)略大的原因。
全平面垫片外径与法兰相同,自带螺栓孔,靠孔位定向,安装方便,但主要用于低压。JIS B 2404 的全平面垫片表只到 2K、5K、10K、16K,没有 20K 及以上的栏。
同一公称直径下,公称压力不同,垫片外径也不同。例如 100A 的环形垫片外径:5K 为 149 mm,10K 为 159 mm,20K 为 165 mm。
订垫片时,除了标准、公称压力、公称直径,还要写明形式(环形或全平面)、材质和厚度。只写"JIS 10K 100A",供应商无法判断你要的是 FF 垫片还是 RF 垫片。
垫片接触面积与比压:一个算例
RF 之所以更容易密封,是因为同样的螺栓力作用在更小的面积上。下面用 JIS 10K 100A 的尺寸,比较垫片被压紧的面积。
假设螺栓总预紧力为 100 kN,RF 的平均比压约为"FF+全平面垫片"的 3 倍。
※平均比压=螺栓总预紧力÷接触面积,是一个简单估算。100 kN 只是用于比较的假定值,不是推荐的拧紧力。尺寸取自 JIS 10K 100A(凸台外径 151,环形垫片 115×159,全平面垫片外径 210,螺栓孔 8×19,单位 mm)。
突面凸台直径是 151 mm,所以即使环形垫片外径是 159 mm,被压紧的也只有 151 mm 以内的部分。FF 法兰配全平面垫片时,接触面积是 RF 的约 2.9 倍,平均比压降到约三分之一。
算法就是外圆面积减去内圆面积。全平面垫片还要再减去 8 个螺栓孔(每个约 284 mm²)。
实际需要的螺栓预紧力和垫片比压,取决于垫片类型,应以垫片厂家的资料为准。仅凭这个算例,无法判断一个接头会不会漏,也无法判断垫片是否合适。
其他密封面:凹凸面(MFM)、榫槽面(TG)、环连接面(RJ)
除 FF 和 RF 外,压力更高或不允许泄漏的管线,会用两片法兰互相嵌合的密封面。
图标为法兰剖面。越靠上越常见,越靠下越适用于高压。
※凹凸面和榫槽面载于 JIS B 2220 尺寸表,5K 和薄型 10K 不用(Nichias 的 JIS 法兰尺寸表)。RJ 的金属环有椭圆形和八角形两种,ASME、JPI 按 Class 150~2500 分别规定环号。
凹凸面和榫槽面的两片法兰形状不同,所以订货时,图纸上要写清哪一片是凸面(榫)侧。
RJ 是把槽里的金属环压溃来密封的形式,常见于炼油和化工的高温高压管线以及高压阀门。
订购法兰和垫片前的确认清单
在现场区分这两种密封面,看台阶就行。螺栓孔内侧有几毫米的台阶就是 RF,一直平到外缘就是 FF。拆开的法兰还可以看垫片压痕:压痕延伸到螺栓孔外面,说明用过全平面垫片。
按这个顺序核对:标准→密封面与材质→垫片形式→垫片材质与拧紧方法。
※很多项目中,每条管线的标准、密封面和垫片已由管道等级规定确定。可以从 P&ID 上的管线号,查到对应的管道等级。
可以直接使用的内容
拿到日方的管口表或阀门数据表时,可以对照下面的清单逐项确认。
- 每个管口的标准、公称压力、公称直径和密封面(例如 JIS 10K 100A FF)
- 每台泵、每个阀门的本体和法兰材质(铸铁、球墨铸铁、钢、塑料、衬里)
- 准备使用的配对法兰的密封面和材质
- 是否有钢制 RF 法兰要对接铸铁或塑料的 FF 法兰
- 垫片的形式(环形或全平面)、材质、厚度,以及尺寸标准(JIS B 2404、ASME B16.21 或国标)
- 管线在哪个位置从 JIS 法兰转换到 ASME 或国标法兰,转换件由谁供货
- 螺栓的规格和螺纹(JIS 为公制 M 螺纹,ASME 为英制)
- 如需车掉突面,是否已获管道规格书和制造商认可
对日方供应商的提问清单
- 管口的标准、公称压力和密封面是什么?图纸上的"平面座"(heimen-za)是指标准的大突面吗?
- 泵和阀门的法兰是什么材质?有没有铸铁的?
- 管口能否改供 ASME B16.5 或国标法兰,或改用其他密封面?
- 如果管口仍是 JIS,你们能否成套供应匹配的 JIS 配对法兰、垫片和螺栓?
- 按我们的工况,推荐用什么形式和材质的垫片?
- 铸铁法兰有没有推荐的螺栓拧紧扭矩或拧紧步骤?
下面是一封可以改着用的询问邮件:
主题:关于[设备位号]的法兰密封面和材质确认
贵方管口表中泵的管口标注为 JIS 10K 100A FF,而我方现场管道按 ASME B16.5 Class 150 RF(或国标 PN 系列)设计。请确认:(1)泵管口法兰的材质;(2)管口能否改为 ASME Class 150 或国标法兰;(3)若不能,贵方能否提供 JIS 10K FF 的配对法兰、全平面垫片和螺栓。另请告知针对这些管口推荐的垫片类型和螺栓拧紧扭矩。
本文的局限
- 尺寸只给出了 JIS 10K。其他 JIS 等级、ASME 法兰和国标法兰,都需要各自的尺寸表。
- JIS 的数值取自垫片厂家样本转载的 JIS B 2220:2012 和 JIS B 2404:2018。订货前请核对现行标准和供应商图纸。
- 日本铸铁法兰另有标准 JIS B 2239,国内铸铁法兰也有自己的国标,本文没有比较它们的尺寸。
- 算例中的螺栓预紧力是假定值。实际预紧力和垫片比压以垫片厂家和项目规格书为准。
- 密封面或标准混用的接头能否接受,取决于项目规格书和适用的规范,应由管道设计人员判断。
常见问题
全平面(FF)法兰和突面(RF)法兰有什么区别?
区别在于垫片接触面的形状。FF 法兰一直平到外缘,可配全平面垫片或环形垫片。RF 法兰在螺栓孔内侧有一圈凸台,配环形垫片,同样的螺栓力下垫片比压更高。
全平面法兰能和突面法兰对接吗?
应避免。两片钢法兰、压力又低时可能不漏,但螺栓力只作用在凸台上。如果 FF 一侧是铸铁或塑料,拧紧可能把它拉裂,所以应把钢法兰改成 FF,并使用全平面垫片。
JIS 10K RF 法兰是什么?
是 JIS B 2220 中公称压力 10K、带突面的法兰。JIS 10K 默认是 FF,所以标"10K RF"说明特意指定了突面。凸台高度:25A 及以下为 1 mm,32A~250A 为 2 mm,300A 及以上为 3 mm。
突面的凸台有多高?
ASME B16.5 中,Class 150 和 300 为 1.6 mm(1/16 in),Class 400 及以上为 6.4 mm(1/4 in)。JIS B 2220 按等级和尺寸为 1~5 mm,16K、20K 在 650A 及以上为 5 mm。你手上法兰的实际值,请以制造商的尺寸表为准。
环形垫片(RF 垫片)能用在 FF 法兰上吗?
按 JIS 的做法可以。JIS 环形垫片的外径顶到螺栓,在 FF 法兰上也能定心,日本的垫片尺寸表对两种密封面都适用。反过来不行:全平面垫片装在 RF 法兰上,只有凸台上的部分被压紧。对接铸铁时,美国的指南要求用全平面垫片。
参考资料
- JIS B 2220 的适用范围和章节(密封面种类、法兰与垫片的组合、全平面垫片、小突面附录):日本规格协会 JIS B 2220:2012 标准预览(日文)
- JIS 10K 密封面尺寸、各公称压力的密封面注记、凹凸面和榫槽面、环形和全平面垫片尺寸(JIS B 2404:2018)、环连接垫片:Nichias 垫片产品样本,JIS 管法兰用垫片及 JIS 管法兰尺寸表(日文)
- 铸铁 FF 法兰与钢制 RF 法兰拧紧后开裂及对策:Milwaukee Valve,"Flat Face Cast Iron Flanges and Raised Face Steel Flanges Are a Leaky Combination"(2021 年 8 月 4 日)
- 美国海岸警卫队关于 Class 150 钢法兰与全平面铸铁法兰连接的规定:46 CFR 56.25-10(2013 年版,GovInfo)
- ASME B16.5(2020)的突面高度、厚度与突面的关系、钢法兰通常为 RF:Project Materials,"Raised Face vs Flat Face Flange"
- ASME B16.21 非金属平垫片:ASME B16.21-2021 目录
- 法兰与垫片的组合:MIRAIZ,"法兰标准 FF 与 RF 的区分使用"(2024 年 7 月 11 日,日文)
- RF 垫片与 FF 垫片的形状:东京电力控股,汽轮机厂房海水泄漏相关资料(2026 年 7 月 9 日,日文)
- JIS B 2239(铸铁管法兰)的适用范围:GlobalSpec,JIS B 2239
- ASME Class 150 的螺栓孔中心圆(NPS 4):Engineering ToolBox,"ASME/ANSI B16.5 Flanges and Bolt Dimensions"
日文原文本指南改编自 MONOSCOPE 面向日本读者撰写的文章:フランジのFFとRFの違い|全面座・平面座の早見表とパッキン・組み合わせの可否
觉得有用?欢迎分享


