化工机械基础11-186720

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第十一章 容器零部件设计,主要内容：,法兰联接结构与密封原理；法兰标准及选用。,容器支座的类型和其它附件的结构与应用。,开孔补强的原理与方法。,第一节 法兰联接,生产工艺要求，或为制造、运输、安装、检修方便，常采用可拆卸的联接结构。,常见的可拆卸结构有：,法兰联接,螺纹联接,承插式联接,可拆卸联接应确保接口密封的可靠性。,法兰联接强度较好和紧密性，适用尺寸范围宽，设备和管道应用最普遍。,法兰联接不能很快装配与拆卸，制造成本较高。,设备法兰与管法兰均已制定出标准。根据公称直径和公称压力，可以从标准中查到，少量超出标准规定范围法兰，才需进行设计。,一、法兰联接结构与密封原理,组合件,联接件强度破坏很少见，多是密封不好而泄漏。设计中要防止介质泄漏。,法兰密封的原理,预紧力压紧垫片。,压紧应力（垫片密封比压力）到一定数值使垫片变形，密封面上微隙被填满，形成初始密封条件。,密封比压力主要决定于垫片材质。,垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大，螺栓和法兰尺寸也越大，所以垫片不应过宽，更不应该把整个法兰面都铺满垫片。,工作状态内压轴向力拉伸，降低了压紧应力。垫片有足够回弹，补偿变形，预紧密封比压值不小于某一值,(,工作密封比压,),，保持良好密封。反之，回弹不足，则此密封失效。,密封元件在操作压力作用下，仍然保持一定的残余压紧力。螺栓和法兰须有足够大的强度和刚度，不发生过大的变形。,二、法兰的分类,（一）整体法兰,平焊法兰，,制造容易，应用广泛，但刚性较差。,法兰附近筒壁的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以平焊法兰适用的压力范围较低（,PN,4.0MPa,）。,平焊法兰的适用范围：,对焊法兰,又称高颈法兰或长颈法兰。,颈提高刚性，厚度比筒体厚，降低根部弯曲应力。,对接焊缝，比平焊法兰的角焊缝强度好，对焊法兰适用于压力、温度较高或设备直径较大的场合。,（二）松式法兰,法兰与容器或管道不连接，比整体式连接强度差,法兰盘可用不同材料，用于铜制、铝制、陶瓷、石墨及其非金属材料的设备或管道上。,受力后无附加弯曲应力，只适用于压力较低场合,（三）任意式法兰,整体性介于整体法兰和松式法兰之间，包括未焊透的焊接法兰。,圆形法兰最常见，方形法兰利于管子排列紧凑，椭圆形法兰常用于阀门和小直径的高压管子上。,三、影响法兰密封的因素,影响法兰密封的因素主要有：,螺栓预紧力；,密封面型式；,垫片性能；,法兰刚度；,操作条件。,螺栓预紧力,螺栓预紧力是影响密封一个重要因素。,预紧力使垫片压紧并实现初始密封。,预紧力过大则垫片被压坏或挤出。,预紧力通过法兰密封面传递给垫片，良好的密封，必须使预紧力均匀地作用于垫片。,当需要预紧力一定时，采取增加螺栓个数、减小螺栓直径对密封有利,密封面,法兰联接密封性能与密封面型式有关，密封面型式选择，主要考虑压力、温度、介质。,压力容器和管道中常用的法兰密封面型式和特点：,1,、突面（,RF,）,光滑平面，可车制密纹水线。结构简单，加工方便，便于进行防腐衬里。,接触面积大，预紧时垫片容易往两边挤，不易压紧。,2,、凹凸面（,MFM,）,凸面和凹面相配合，凹面上放置垫片，防止垫片被挤出，适用于压力较高。,3,、榫槽面,(TG),槽中垫片不被挤动。,螺栓力较小。获得良好的密封效果。,结构较复杂，更换垫片较困难。,榫面容易损坏，,适于易燃、易爆、有毒介质及较高压力。,压力不大时，即使直径较大，也能很好密封。,4,、全平面（,FF,）与环连接面（,RJ,）,全平面密封适合于压力较小的场合（,PN,1.6MPa,）；,环连接面主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上，适用压力范围为（,6.3MPa,PN,25.0MPa,）。,5,、其他类型密封面,高压容器和高压管道用,球面（透镜）和椭圆或八角形截面金属垫片,垫片性能,垫片适当变形和回弹能力是形成密封的必要条件。,最常用垫片分为,非金属、,金属、,非金属与金属混合制的垫片,四、法兰标准及选用,石油、化工上用的法兰标准有两类，,一类是压力容器法兰标准,一类是管法兰标准,压力容器法兰标准,1,平焊法兰：,2,对焊法兰,长颈对焊法兰有厚度更大的颈，刚性大。,更高压力范围,(,PN,0.6MPa,6.4MPa),和直径范围,(,DN,300mm,2000mm),，适用温度范围为,-20,450,。,乙型平焊法兰中,DN,2000mm,以下规格包括在长颈对焊法兰的规定范围之内。两者联接尺寸和法兰厚度一样。,DN,2000mm,以下的乙型平焊法兰可用轧制长颈对焊法兰代替，以降低成本。,平焊与对焊法兰都有带衬环的与不带衬环的两种。,当设备是由不锈钢制作时，采用碳钢法兰加不锈钢衬环，可以节省不锈钢。,3,、公称直径与公称压力,根据公称直径与公称压力由法兰标准确定法兰尺寸,压力容器法兰公称直径同压力容器,例如,DN,1000mm,的压力容器，应当配用,DN,1000mm,的压力容器法兰。,法兰公称压力：,与最大操作压力、操作温度以及材料有关。,定义：以,16MnR,在,200,时的机械性能为基准确定法兰尺寸，在,200,时，它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的公称压力。,公称压力,PN,O.6MPa,法兰，用,16MnR,制造的，在,200,时，最大允许操作压力,0.6MPa,。,高于,200,的最大操作压力将低于它的公称压力,0.6MPa,。,低于,200,仍按,200,确定其最高工作压力。,材料改为,Q235-A,，机械性能比,16MnR,差，公称压力,PN,0.6MPa,的法兰，,200,操作，最大允许操作压力也低于公称压力。,材料由,16MnR,改为,15MnVR,，机械性能优于,16MnR,，公称压力,PN,0.6MPa,的法兰，在,200,操作时，最大允许操作压力将高于它的公称压力。,只要法兰的公称直径、公称压力确定了，法兰的尺寸也就确定了。,最大允许工作压力的确定：,为操作温度,300,，设计压力,0.6MPa,的容器选配法兰。,材料,15MnVR,按公称压力,0.6MPa,查取。,材料,20R,按公称压力,1.0MPa,查取尺寸。,管法兰标准,同样公称直径的容器法兰和管法兰的尺寸不相同，不能互相代用。,管法兰的型式除平焊、对焊法兰外，还有铸钢法兰、铸铁法兰、活套法兰、螺纹法兰等。,管法兰标准查选方法、步骤与压力容器法兰同。,GB9119.7-88,外，常用标准还有：化工部标准,HG20592,HG20602-97,；中石化标准,SH3406-96,等。其中化工部标准中分为欧洲体系、美洲体系等，我国常用的为欧洲体系。,例,4-6,：塔身与封头的法兰。塔内径,1000mm,，操作温度,280,，设计压力,0.2MPa,。,Q235-A,。,根据操作温度、设计压力和所用材料，应按公称压力为,0.6MPa,查选尺寸。,压力不高，直径不大，,表,10-16,用甲型平焊法兰、平面密封面，垫片用石棉橡胶板。,法兰的各部尺寸从附录表,9,中查，,联接螺栓材料,Q235-A,，,M20,共,36,个。,思考题：,1.,法兰垫片密封的原理是什么？影响密封的因素有哪些？,2.,法兰的型式有哪些？各有什么特点？,3.,法兰密封面型式有哪些？各适用什么场合？,作业 ：,P224 15,、,16,、,17,