《法蘭連接》PPT課件.pptVIP

第10章法蘭連接,1、壓力容器法蘭連接,2管法蘭連接,返回,在各種容器和管道中,由于生產(chǎn)操作和測(cè)量的需要以及制造、運(yùn)輸、安裝和檢修的方便,常采用可拆結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的有法蘭聯(lián)接、螺紋聯(lián)接和插套聯(lián)接。法蘭聯(lián)接應(yīng)用最為普遍。它有其優(yōu)、缺點(diǎn)。,1、壓力容器法蘭連接,可拆結(jié)構(gòu):法蘭聯(lián)接、螺紋聯(lián)接、插套聯(lián)接。不可拆結(jié)構(gòu):鉚接、焊接、粘接。,連接結(jié)構(gòu),一、法蘭聯(lián)接的密封原理：,法蘭聯(lián)接是由一對(duì)法蘭、數(shù)個(gè)螺栓螺母和一個(gè)墊片（圈）所組成。把處于法蘭壓緊面之間的墊圈壓緊，當(dāng)墊圈單位面積上所受的壓緊力達(dá)到某一值時(shí)，借助于墊圈的變形，把法蘭密封表面上的凹凸不平處填滿，就形成了為防止介質(zhì)泄露形成了初始密封條件。為保證法蘭密封，就必須使法蘭密封面上實(shí)際存在的比壓，預(yù)緊時(shí)不低于墊圈的預(yù)緊密封比壓，工作時(shí)不低于工作密封比壓。,預(yù)緊密封比壓：為防止介質(zhì)泄露而形成初始密封條件時(shí)墊圈單位面積上的壓緊力稱(chēng)為墊圈的預(yù)緊密封比壓。,1.密封原理：在連接口增加流體流動(dòng)的阻力。當(dāng)壓力介質(zhì)通過(guò)密封口的阻力降大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)壓力差時(shí)，介質(zhì)就被密封住了。圖給出了強(qiáng)制密封中墊圈變形過(guò)程示意圖。,工作密封比壓：一個(gè)已形成了初始密封條件的法蘭連接（即墊圈已被壓縮到預(yù)緊密封比壓)在通入介質(zhì)后，為不使介質(zhì)泄露，在密封面與墊圈之間所保留下來(lái)的最低比壓。,要保證法蘭密封，就必須使法蘭密封面上實(shí)際存在的比壓，預(yù)緊時(shí)不低于墊圈的預(yù)緊密封比壓，工作時(shí)不低于工作密封比壓。,2.影響密封的主要因素,螺栓預(yù)緊力；墊圈性能；密封面的型式；法蘭剛度等均影響密封。,二、法蘭連接受力分析,法蘭受力分析過(guò)程參見(jiàn)教材P247P248。影響法蘭受力的因素有密封墊圈性質(zhì)、與法蘭聯(lián)結(jié)處的器壁壁厚、螺栓孔中心與密封墊圈的距離等。所受應(yīng)力為三個(gè)彎曲應(yīng)力。,軸向彎曲應(yīng)力x環(huán)向應(yīng)力徑向應(yīng)力r,結(jié)論：,1.密封墊圈是整個(gè)法蘭的基礎(chǔ)，是影響螺栓力和法蘭力矩大小的主要因素之一。,2.增加與法蘭盤(pán)接連處器壁（或管壁）的壁厚，可增加法蘭的剛度并可減小法蘭加給器壁的彎曲應(yīng)力。,3.決定法蘭強(qiáng)度大小的關(guān)鍵尺寸是法蘭盤(pán)的厚度。,4.法蘭螺孔中心圓直徑應(yīng)盡量小，盲目增大法蘭外徑?jīng)]有意義。,三、容器法蘭標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JB/T470047072000。壓力容器法蘭類(lèi)型與結(jié)構(gòu),壓力容器法蘭從整體看有三種形式：,甲型平焊法蘭:,有平面密封面和凹凸密封面兩種密封面型式。,乙型平焊法蘭:,長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭:,若容器是用不銹鋼制作的，則需采用帶不銹鋼襯環(huán)的法蘭。,2、法蘭密封面的型式,法蘭聯(lián)接的密封性能與法蘭壓緊墊圈的密封面型式有直接關(guān)系，所以要合理選擇密封面形狀。常見(jiàn)的密封面型式有：,平面型密封面凹凸型密封面榫槽型密封面,三種密封面比較:,平面型密封面：常用于所需壓緊力不高且介質(zhì)無(wú)毒的場(chǎng)合。,凹凸型密封面：用于PN6.4Mpa、DN800的場(chǎng)合。,榫槽型密封面：使用于密封面易燃、易爆、有毒物質(zhì)。,此外，還有錐形密封面和梯形槽密封面。由于墊圈和密封面間的接觸帶寬度很窄，故不需很大的螺栓力就可使接觸帶上產(chǎn)生很大比壓。,3.壓力容器法蘭的尺寸系列：,兩個(gè)基本參數(shù),法蘭的尺寸是由法蘭的公稱(chēng)壓力PN和公稱(chēng)直徑DN兩個(gè)參數(shù)唯一確定的。,法蘭的公稱(chēng)直徑：指與法蘭相配的筒體或封頭的公稱(chēng)直徑。,法蘭的公稱(chēng)壓力：指的是在規(guī)定的設(shè)計(jì)條件下，在確定法蘭結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)所采用的設(shè)計(jì)壓力。法蘭的公稱(chēng)壓力并不代表它的允許工作壓力。,壓力容器法蘭的公稱(chēng)壓力分七個(gè)等級(jí)，即0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00、6.40Mpa。,表10-1中給出了三種不同型式法蘭所適用的與范圍，也就是制定有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的法蘭范圍。,壓力容器法蘭尺寸系列表簡(jiǎn)介：,表10-210-8中給出了全部壓力等級(jí)的壓力容器法蘭部分尺寸系列。,確定法蘭尺寸的計(jì)算基礎(chǔ),法蘭系列表中的法蘭尺寸在規(guī)定設(shè)計(jì)溫度是200、法蘭材料是16MnR或16Mn鍛件；根據(jù)不同型式的法蘭，規(guī)定了墊片,壓力容器法蘭的最大允許工作壓力,的形式、材質(zhì)、尺寸和螺柱材料的基礎(chǔ)上，按照不同的容器直徑和設(shè)計(jì)壓力，通過(guò)多種方案的比較計(jì)算和尺寸圓整得到的。所以法蘭的尺寸是由法蘭的公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)直徑唯一確定的。,附表10-10、10-11給出了法蘭最大允許工作壓力。,隨著材料強(qiáng)度高于16MnR或低于16MnR，其允許工作壓力上升或下降；隨著溫度高于200，其允許工作壓力下降。低于-20需采用低溫用鋼。,容器法蘭尺寸的確定,為容器筒體或封頭選配法蘭的步驟如下：,根據(jù)容器的公稱(chēng)直徑（內(nèi)徑）DN和設(shè)計(jì)壓力P，參照表10-1初步確定法蘭的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。,根據(jù)容器的設(shè)計(jì)壓力P，設(shè)計(jì)溫度t及準(zhǔn)備采用的法蘭材料，按照表10-10、10-11確定所選法蘭的公稱(chēng)壓力PN。,根據(jù)所確定的法蘭的PN和DN回查表10-1，驗(yàn)定原定的法蘭類(lèi)型是否包含已確定的PN和DN。,根據(jù)PN和DN，由表10-210-8中選出相應(yīng)的尺寸表，確定所選法蘭的尺寸。,由表10-15確定匹配的墊圈種類(lèi)、材料和螺柱、螺母材料。參照所查尺寸繪出法蘭草圖。,例題1為一臺(tái)精餾塔塔節(jié)選配法蘭。該塔內(nèi)徑Di=1000mm,n=4mm,操作溫度280,設(shè)計(jì)壓力p=0.2MPa,法蘭材料可用20R,也可用16MnR,試分別確定使用這兩種材料時(shí),法蘭的類(lèi)型和尺寸。解:(1)確定法蘭類(lèi)型根據(jù)DN=1000mm,p=0.2MPa按表10-1可知應(yīng)選甲型平焊法蘭。(2)確定法蘭公稱(chēng)壓力根據(jù)p=0.2MPa,t=280,查表10-10得:,(3)確定法蘭結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果查附表10-2或10-3,并將尺寸注于圖中。,例2,為一精餾塔選擇塔節(jié)與封頭的連接法蘭。已知塔體內(nèi)徑為800mm，工作溫度為360，工作壓力為0.25MPa，材料為16MnR，試確定標(biāo)準(zhǔn)法蘭的各部尺寸并繪制法蘭工作圖,壓力容器法蘭所用密封墊片有三種：,壓力容器法蘭用密封墊片,與纏繞式墊片相同。可用于三種密封面。,(1)非金屬軟墊片(JB4704-92):材料是耐油石棉橡膠板和石棉橡膠板?？捎糜诩仔?、乙型和長(zhǎng)頸對(duì)焊三種法蘭上。但在榫槽型密封面及最高壓力級(jí)別（6.4MPa）的法蘭上不用。選用時(shí)，可根據(jù)所選法蘭，按標(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)墊片尺寸。,(2)金屬包墊片（JB4706-92):是由石棉橡膠板作內(nèi)芯，外包厚度為0.20.5厚的薄金屬板構(gòu)成,它只用于乙型平焊和長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭上，其規(guī)格尺寸,(2)纏繞式墊片（JB4705-92）:,用Ocr13或Ocr18Ni9或08F等鋼帶與石棉或聚四氟乙烯或柔性石墨等填充帶相間纏繞而成。為增大墊片彈性和回彈性，金屬帶與非金屬帶均軋成波形，波的形狀有V、W形。右圖所示的V形有四種結(jié)構(gòu)型式：,A型又稱(chēng)基本型，不帶加強(qiáng)環(huán)，用于榫槽密封面。B型帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)，用于凹凸密封面。C型帶外加強(qiáng)環(huán)，用于平面密封面。D型內(nèi)外均有加強(qiáng)環(huán)，用于光滑密封面。,纏繞式墊片可用于三種密封面，但不用于甲型平焊法蘭上。它的外徑與非金屬軟墊片相同，但寬度略窄。,壓力容器法蘭所用螺柱和螺母,螺紋采用粗牙普通螺紋。螺柱兩端螺紋長(zhǎng)度約為直徑的2.5倍。中部無(wú)螺紋處螺柱的直徑可取等于螺紋外徑（A型，滿足優(yōu)先選用滾制螺柱的需要），也可取小于螺柱外直徑（B型，減小熱應(yīng)力，用于溫度較高的場(chǎng)合）,法蘭、墊片與螺柱、螺母材料的匹配見(jiàn)表10-15。,例題3為一盛裝有毒介質(zhì)的容器選配法蘭聯(lián)接,容器的設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa,工作溫度為300,容器內(nèi)徑為2m。,解:(1)確定法蘭類(lèi)型由題中條件對(duì)照表10-1查看可知:可用的法蘭有乙型平焊和長(zhǎng)頸對(duì)焊兩種類(lèi)型。(2)選定法蘭材料、確定法蘭的公稱(chēng)壓力和法蘭尺寸如果選用乙型平焊法蘭,可查附表10-10,由已知條件得法蘭的材料只能用15MnVR板材或20MnMo鍛件。法蘭尺寸可從表中按PN=0.6MPa,DN=2000mm查得。,選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭,可查表10-11。右圖尺寸是按PN=0.6MPa,DN=2000mm從表中查得。,(3)確定密封面型式、墊片種類(lèi)和尺寸選用榫槽密封面,墊片用A型纏繞式。內(nèi)外徑尺寸可從標(biāo)準(zhǔn)（JB/T47044707）查得。,查表10-15確定螺柱材料2MoVA,螺母材料30CrMoA。查標(biāo)準(zhǔn)確定螺柱規(guī)格為M24,數(shù)量60個(gè)。,(4)確定螺柱、螺母材料、規(guī)格、數(shù)量,壓力容器法蘭標(biāo)記,例:公稱(chēng)壓力1.6MPa,公稱(chēng)直徑800mm襯環(huán)榫槽面乙型平焊法蘭中的榫面法蘭,標(biāo)記為:,法蘭CT8001.6JB/T4702-2000,法蘭標(biāo)記：由五部分組成。見(jiàn)教材264頁(yè)。,例：解釋法蘭-PI1.6-1000JB/T4701-2000的含義？,(2)墊片的標(biāo)記,非金屬軟墊片,例:公稱(chēng)直徑1000mm,公稱(chēng)壓力2.5MPa容器法蘭用非金屬軟墊片,標(biāo)記為:,墊片10002.5JB/T4704-2000,纏繞式墊片,例:公稱(chēng)直徑1000mm,公稱(chēng)壓力2.5MPa法蘭使用的,用0Cr18Ni9鋼帶和石棉填充帶制成的,帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)的纏繞墊片,標(biāo)記為:,墊片B2110002.5JB/T4705-2000,金屬包墊片,例:公稱(chēng)直徑1000mm,公稱(chēng)壓力2.5MPa法蘭用的。用0Cr19Ni9薄板包層的金屬包墊片,標(biāo)記為:,墊片G10002.5JB/T4706-2000,(3)螺柱的標(biāo)注,例:直徑為24mm,長(zhǎng)度為160mm,未車(chē)螺紋部分螺柱的直徑等于螺紋外徑的壓力容器用等長(zhǎng)雙頭螺柱,標(biāo)記為:,螺柱M24160AJB/T4707-2000,返回,2管法蘭連接,管法蘭標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T91129124-2000),還有原化工部1997年頒布的HG2059220635-97鋼制管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定依據(jù)均為ISO7005-1-1992。,一、管法蘭的類(lèi)型和密封面型式:,HG管法蘭標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了八種不同類(lèi)型的管法蘭和兩種法蘭蓋，見(jiàn)表10-17。,管法蘭有五種密封面型式:全平面(FF)、突面(RF)、榫槽面(TG)、凹凸面(MFM)、環(huán)連接面(RJ)。見(jiàn)圖10-16。,在這幾種類(lèi)型法蘭中、各有哪幾種密封面型式及各種類(lèi)型法蘭規(guī)定適用的公稱(chēng)壓力等級(jí)和公稱(chēng)直徑范圍可查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。,板式平焊法蘭:僅用于PN1.0MPa,且僅有突面密封一種密封面型式。不得用于有毒、易燃、易爆和有較高真空度要求的化工工藝配管系統(tǒng)。,帶頸平焊法蘭:有四種密封面型式,只缺少環(huán)連接密封面。它與鋼管之間的焊接,需要根據(jù)公稱(chēng)壓力等級(jí)的不同,采用開(kāi)坡口和不開(kāi)坡口的角接接頭和添角焊縫。,帶頸對(duì)焊法蘭:是承載能力最好的法蘭型式。有突面、凹凸面、榫槽面及環(huán)連接面四種密封面型式。,承插焊法蘭:僅用于DN50mm、PN10MPa的小口徑管道上。因?yàn)榉ㄌm與鋼管之間僅有單面填角焊。,松套法蘭:適用的公稱(chēng)壓力較低,但比板式平焊法蘭高一個(gè)等級(jí)。平焊環(huán)松套法蘭有突面、榫槽面、凹凸面三種密封面。翻邊松套法蘭僅有突面一種密封面型式松套法蘭主要適用于具有腐蝕性介質(zhì)或有色金屬管道系統(tǒng),法蘭和其附屬元件可采用不同材料,節(jié)省不銹鋼或有色金屬。,法蘭蓋:主要用于管道端部或作封頭(人孔、手孔)用。,二、管法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸,1、連接尺寸主要指：螺栓孔中心圓尺寸k,螺栓個(gè)數(shù)n，螺紋尺寸Th,螺孔直徑L,法蘭外徑D。如右圖:,2、密封面尺寸：可查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。,上圖所示板式平焊法蘭中的特征尺寸:B(法蘭內(nèi)徑),b(坡口寬度)及坡口角度(50)等。,3、結(jié)構(gòu)特征尺寸：,反映法蘭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。如圖所示：,4、法蘭厚度：,法蘭的厚度系列有三組，每一組厚度系列都是按公稱(chēng)壓力排列的，其中：(1)平板類(lèi)法蘭，包括板式平焊法蘭，板式松套法蘭。(2)帶頸類(lèi)：包括帶頸平焊法蘭，帶頸對(duì)焊法蘭和承插焊法蘭。(3)法蘭蓋同一組內(nèi)的法蘭，不論其類(lèi)型、密封面型式如何，只要在表標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的范圍內(nèi)，相同公稱(chēng)壓力的法蘭均有相厚度。,法蘭的尺寸是由PN和DN確定的，所以法蘭材料不同時(shí)，其允許承受的最高無(wú)沖擊壓力也將不同。可從標(biāo)準(zhǔn)中查到（表10-29）。管法蘭的最高無(wú)沖擊工作壓力，無(wú)論使用什麼材料均不會(huì)超過(guò)法蘭的公稱(chēng)壓力。這一點(diǎn)與容器法蘭不同。,三、法蘭允許承受的最高無(wú)沖擊壓力：,四、管法蘭用密封墊片：,有七種型式：見(jiàn)表10-30。,石棉橡膠板墊片,有一定耐熱性（350），適宜的彈性和良好的耐蝕性，且制造方便，故廣泛使用。厚度一般為2-3cm.,(GB3985、GB539）,柔性石墨復(fù)合墊片（20608-97）：,是由沖齒的金屬芯板與膨脹石墨粒子復(fù)合的板材制成的一種被增強(qiáng)了的石墨墊片。它充分利用了柔性石墨的耐高溫、耐腐蝕、密封性好的特點(diǎn)，又輔以金屬芯板以提高其機(jī)械強(qiáng)度，并保持有較高的回彈能力。其尺寸與石棉橡膠板墊片完全一樣，唯一區(qū)別是不用于全平面的密封面上。,聚四氟乙烯包覆墊（20607-97）,適用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)和不允許物料有污染的醫(yī)藥、食品行業(yè)屬非金屬軟墊片。使用壓力一般不大于4.0MPa，溫度不超過(guò)150200，且只用于突面密封面。,金屬纏繞墊（HG20609-97）:,同壓力容器法蘭用金屬纏繞墊。PN：2.510Mpa，最高使用溫度因非金屬帶材料的耐熱性而異。,金屬齒形組合墊（HG20611-97）:,適用于突面和凹凸面，PN的范圍是6.316Mpa。,金屬環(huán)墊：(見(jiàn)右圖),五、鋼制管法蘭用的緊固件,有商品級(jí)和專(zhuān)用級(jí)兩類(lèi)。商品級(jí)是以緊固件的機(jī)械性能等級(jí)代號(hào)代替材料牌號(hào)；專(zhuān)用級(jí)緊固件則按GB150所規(guī)定的材料牌號(hào)制造螺柱和螺母。,法蘭、墊片、緊固件的選配見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（表10-31）。,以上幾種墊片，以石棉橡膠板墊片，金屬纏繞墊片，八角或橢圓形金屬環(huán)墊三種墊片的使用量最大、面廣，且應(yīng)用有效。各種墊片的適用條件見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。,法蘭、墊片與緊固件之間的匹配應(yīng)滿足表10