第十二章 容器零部件

1、第十二章第十二章 容器零部件容器零部件 第一節(jié)第一節(jié) 法蘭聯(lián)接法蘭聯(lián)接 生產(chǎn)工藝要求，或?yàn)橹圃臁⑦\(yùn)輸、安生產(chǎn)工藝要求，或?yàn)橹圃臁⑦\(yùn)輸、安裝、檢修方便，常采用可拆卸的聯(lián)裝、檢修方便，常采用可拆卸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。接結(jié)構(gòu)。常見的可拆卸結(jié)構(gòu)有：常見的可拆卸結(jié)構(gòu)有：法蘭聯(lián)接法蘭聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 承插式聯(lián)接。承插式聯(lián)接。v設(shè)備法蘭與管法蘭均已制定出標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備法蘭與管法蘭均已制定出標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)公稱直徑和公稱壓力，可以從根據(jù)公稱直徑和公稱壓力，可以從標(biāo)準(zhǔn)中查到，少量超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范標(biāo)準(zhǔn)中查到，少量超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍法蘭，才需進(jìn)行設(shè)計(jì)。圍法蘭，才需進(jìn)行設(shè)計(jì)。v法蘭連接是一種能較好地滿足上述法蘭連接是一種能較好地滿足上

2、述要求的可拆連接。要求的可拆連接。v法蘭連接結(jié)構(gòu)是一個(gè)組合件，有一法蘭連接結(jié)構(gòu)是一個(gè)組合件，有一對(duì)法蘭，數(shù)個(gè)螺栓、螺母和一個(gè)墊對(duì)法蘭，數(shù)個(gè)螺栓、螺母和一個(gè)墊片組成片組成一、法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理一、法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理組合件組合件聯(lián)接件強(qiáng)度破壞很少見，多是密封不聯(lián)接件強(qiáng)度破壞很少見，多是密封不好而泄漏。設(shè)計(jì)中要防止介質(zhì)泄漏。好而泄漏。設(shè)計(jì)中要防止介質(zhì)泄漏。法蘭密封的原理法蘭密封的原理預(yù)緊力壓緊墊片。預(yù)緊力壓緊墊片。壓緊應(yīng)力（墊片密封比壓力）到一定壓緊應(yīng)力（墊片密封比壓力）到一定數(shù)值使墊片變形，密封面上微隙被填數(shù)值使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。滿，形成初始密封條件。密封比壓

3、力主要決定于墊片材質(zhì)。密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預(yù)緊力越大，螺栓和法蘭尺比壓力，預(yù)緊力越大，螺栓和法蘭尺寸也越大，所以墊片不應(yīng)過寬，更不寸也越大，所以墊片不應(yīng)過寬，更不應(yīng)該把整個(gè)法蘭面都鋪滿墊片。應(yīng)該把整個(gè)法蘭面都鋪滿墊片。工作狀態(tài)內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓工作狀態(tài)內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應(yīng)力。墊片有足夠回彈，補(bǔ)償變形，緊應(yīng)力。墊片有足夠回彈，補(bǔ)償變形，預(yù)緊密封比壓值不小于某一值預(yù)緊密封比壓值不小于某一值( (工作工作密封比壓密封比壓) )，保持良好密封。反之，保持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。回彈不足，則此

4、密封失效。密封元件在操作壓力作用下，仍然保密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓和法蘭須持一定的殘余壓緊力。螺栓和法蘭須有足夠大的強(qiáng)度和剛度，不發(fā)生過大有足夠大的強(qiáng)度和剛度，不發(fā)生過大的變形。的變形。二、法蘭的分類二、法蘭的分類（一）松式法蘭（一）松式法蘭法蘭與容器或管道不連接，比整體法蘭與容器或管道不連接，比整體式連接強(qiáng)度差式連接強(qiáng)度差活套法蘭活套法蘭 （a）螺紋法蘭螺紋法蘭 （b）搭接法蘭搭接法蘭 （c）（二）整體法蘭（二）整體法蘭平焊法蘭，平焊法蘭，制造容易，應(yīng)用廣制造容易，應(yīng)用廣泛，但剛性較差。泛，但剛性較差。 法蘭附近筒壁的截面上，將產(chǎn)生附加的法蘭附近筒壁的截面上，

5、將產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。所以平焊法蘭適用的壓力范彎曲應(yīng)力。所以平焊法蘭適用的壓力范圍較低（圍較低（PNPN4.0MPa殼體中的薄膜應(yīng)力殼體中的薄膜應(yīng)力,導(dǎo)致疲勞破壞或脆性裂口。導(dǎo)致疲勞破壞或脆性裂口。第三節(jié) 容器的開孔與補(bǔ)強(qiáng)1、開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)原則、開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)原則（1）等面積補(bǔ)強(qiáng)法的設(shè)計(jì)原則）等面積補(bǔ)強(qiáng)法的設(shè)計(jì)原則 開孔被削弱的有效面積（承受強(qiáng)度的開孔被削弱的有效面積（承受強(qiáng)度的面積）面積）可起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬截面（補(bǔ)可起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬截面（補(bǔ)強(qiáng)面積）。強(qiáng)面積）。 可恢復(fù)殼體的平均強(qiáng)度，但不能完全可恢復(fù)殼體的平均強(qiáng)度，但不能完全解決應(yīng)力集中問題解決應(yīng)力集中問題。 為使用最早的方法，適用范圍廣，且

6、簡便。中國容器標(biāo)準(zhǔn)采用。一、開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)原則與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)一、開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)原則與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu) 是一種極限設(shè)計(jì)方法，同時(shí)又考慮到是一種極限設(shè)計(jì)方法，同時(shí)又考慮到結(jié)構(gòu)的安定性。其基本點(diǎn)是：開孔接結(jié)構(gòu)的安定性。其基本點(diǎn)是：開孔接管處達(dá)到全域塑性時(shí)的極限應(yīng)力應(yīng)等管處達(dá)到全域塑性時(shí)的極限應(yīng)力應(yīng)等于無孔殼體的屈服應(yīng)力；同時(shí)按彈性于無孔殼體的屈服應(yīng)力；同時(shí)按彈性計(jì)算的最大應(yīng)力計(jì)算的最大應(yīng)力（2）塑性失效補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)原則）塑性失效補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)原則 如果將薄膜應(yīng)力控制在許用應(yīng)力如果將薄膜應(yīng)力控制在許用應(yīng)力 之下，那么應(yīng)力集中區(qū)的最大應(yīng)之下，那么應(yīng)力集中區(qū)的最大應(yīng)力集中系數(shù)可以允許達(dá)到力集中系數(shù)可以允許達(dá)到3.0。 這種方法

7、只允許采用整鍛件補(bǔ)強(qiáng)這種方法只允許采用整鍛件補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。中國容器標(biāo)準(zhǔn)及專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用因開孔是局部的，所以補(bǔ)強(qiáng)也可以是局部的在開孔附近安置一種補(bǔ)強(qiáng)元件。 局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)有三種：局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)有三種：（1）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)（貼板補(bǔ)強(qiáng)）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)（貼板補(bǔ)強(qiáng)）（2）加強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)（接管、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)）加強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)（接管、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)）（3）整鍛件補(bǔ)強(qiáng)）整鍛件補(bǔ)強(qiáng)2、補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)、補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)（1）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)（貼板補(bǔ)強(qiáng)）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)（貼板補(bǔ)強(qiáng)） a）平齊接管外補(bǔ)強(qiáng)，最常用；）平齊接管外補(bǔ)強(qiáng)，最常用； b）內(nèi)伸接管外補(bǔ)強(qiáng)）內(nèi)伸接管外補(bǔ)強(qiáng)-可降低應(yīng)力集中可降低應(yīng)力集中系數(shù)。系數(shù)。 c）內(nèi)伸接管內(nèi)外補(bǔ)強(qiáng)）內(nèi)伸接管內(nèi)外補(bǔ)強(qiáng)-單面補(bǔ)不能滿單

8、面補(bǔ)不能滿足要求時(shí)用。足要求時(shí)用。 大多數(shù)中低壓化工容器均用此。大多數(shù)中低壓化工容器均用此。補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸、結(jié)構(gòu)已有標(biāo)準(zhǔn)（補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸、結(jié)構(gòu)已有標(biāo)準(zhǔn)（JB/T4736-95）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，使用）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，使用經(jīng)驗(yàn)豐富；缺點(diǎn)：與殼體為搭接焊縫，經(jīng)驗(yàn)豐富；缺點(diǎn)：與殼體為搭接焊縫，抗疲勞性能差；與殼壁間形成一靜止氣抗疲勞性能差；與殼壁間形成一靜止氣隙，于傳熱不利，容易產(chǎn)生附加熱應(yīng)力。隙，于傳熱不利，容易產(chǎn)生附加熱應(yīng)力。（2）加強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)）加強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng) 在開孔處焊一段加厚的接管，加厚部分位于最大在開孔處焊一段加厚的接管，加厚部分位于最大應(yīng)力區(qū)域，比補(bǔ)強(qiáng)圈能更有效地降低應(yīng)力集中系應(yīng)力區(qū)

9、域，比補(bǔ)強(qiáng)圈能更有效地降低應(yīng)力集中系數(shù)。數(shù)。 多用于低合金、高強(qiáng)度鋼容器多用于低合金、高強(qiáng)度鋼容器-對(duì)應(yīng)力集中比碳對(duì)應(yīng)力集中比碳鋼敏感。鋼敏感。 結(jié)構(gòu)簡單，焊縫少，焊接質(zhì)量容易掌握；厚壁管結(jié)構(gòu)簡單，焊縫少，焊接質(zhì)量容易掌握；厚壁管供應(yīng)稍難。供應(yīng)稍難。(3) 整鍛件補(bǔ)強(qiáng)整鍛件補(bǔ)強(qiáng) 補(bǔ)強(qiáng)金屬更集中于應(yīng)力最大部位，能最有補(bǔ)強(qiáng)金屬更集中于應(yīng)力最大部位，能最有效地降低應(yīng)力集中系數(shù)；用對(duì)接焊，焊縫效地降低應(yīng)力集中系數(shù)；用對(duì)接焊，焊縫及熱影響區(qū)遠(yuǎn)離最大應(yīng)力點(diǎn)，抗疲勞性好。及熱影響區(qū)遠(yuǎn)離最大應(yīng)力點(diǎn)，抗疲勞性好。 鍛件供應(yīng)困難，成本高，所以只用于重要鍛件供應(yīng)困難，成本高，所以只用于重要設(shè)備，如：高壓容器、核能容

10、器設(shè)備，如：高壓容器、核能容器1 1、開孔尺寸限制、開孔尺寸限制 （1）圓筒）圓筒（d開孔直徑，為接管內(nèi)開孔直徑，為接管內(nèi)徑加徑加2倍的壁厚附加量倍的壁厚附加量） （2）凸形封頭與球殼：）凸形封頭與球殼： （3）錐形封頭：）錐形封頭：二、適用的開孔范圍（二、適用的開孔范圍（GB150-1998GB150-1998）（1）橢圓、碟形封頭 孔緣或補(bǔ)強(qiáng)元件邊緣與封頭邊緣投影距離0.1Di。 （2）相鄰孔緣投影距離 小孔直徑（3）盡量避開焊縫2 2、開孔位置限制、開孔位置限制殼體、接管實(shí)際壁厚大于計(jì)算值，使局部得到了加強(qiáng);焊接接頭系數(shù)1但是孔不開在焊縫上等。滿足下述條件可允許不另行補(bǔ)強(qiáng)： （1）設(shè)計(jì)壓力p2.5Mpa （2）接管DN80（Do89）mm； （3）孔心距t2（ ） （曲面間以弧長計(jì)） （4）接管最小壁厚滿足表12-12要求：三、允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件三、允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件第