壓力容器設(shè)計(jì)-密封裝置設(shè)計(jì)ppt課件

1、螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)及密封設(shè)計(jì)及密封設(shè)計(jì)高壓密封結(jié)構(gòu)高壓密封結(jié)構(gòu)螺栓法蘭螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)泄漏形式泄漏形式螺栓法蘭連接的密封條件螺栓法蘭連接的密封條件1、預(yù)緊工況、預(yù)緊工況-初始密封條件初始密封條件墊片比壓力墊片比壓力y）-在預(yù)緊工況下，形成初始密封條件時(shí)墊在預(yù)緊工況下，形成初始密封條件時(shí)墊片單位面積上所受的最小壓緊力。片單位面積上所受的最小壓緊力。要求預(yù)緊工況下，墊片單位面積上的壓緊力不小于要求預(yù)緊工況下，墊片單位面積上的壓緊力不小于y，否則，否則介質(zhì)會發(fā)生泄漏。介質(zhì)會發(fā)生泄漏。 2、操作工況、操作工況-工作密封條件工作密封條件操作密封比壓操作密封比壓-操作時(shí)，為保證密封，

2、墊片單位面積上必須操作時(shí)，為保證密封，墊片單位面積上必須維持的壓緊力，通常取維持的壓緊力，通常取m倍的計(jì)算壓力倍的計(jì)算壓力mPC）。）。 保證密封的條件保證密封的條件預(yù)緊時(shí)，法蘭密封預(yù)緊時(shí)，法蘭密封面上的比壓不低于面上的比壓不低于預(yù)緊密封比壓預(yù)緊密封比壓y工作時(shí)，法蘭密封面工作時(shí)，法蘭密封面上的比壓不低于操作上的比壓不低于操作密封比壓，即密封比壓，即m倍的倍的介質(zhì)計(jì)算壓力介質(zhì)計(jì)算壓力 影響密封的因素影響密封的因素螺栓預(yù)緊力螺栓預(yù)緊力 法蘭剛度法蘭剛度 壓緊面形式壓緊面形式和加工質(zhì)和加工質(zhì) 量量 墊片性能墊片性能 操作條件操作條件 密封性設(shè)計(jì)（壓緊面、墊片、螺栓） 法蘭標(biāo)準(zhǔn)簡介 法蘭強(qiáng)度計(jì)算方法

3、簡介壓緊面形式壓緊面形式 平面形、平面形、O形、波形、齒形、八角形、形、波形、齒形、八角形、 橢圓形等橢圓形等 非金屬墊片非金屬墊片 常用材料：石棉橡膠板、橡膠板、聚四氟乙烯、常用材料：石棉橡膠板、橡膠板、聚四氟乙烯、合成纖維、石墨等。合成纖維、石墨等。 金屬墊片金屬墊片 常用材料：銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、合金等。常用材料：銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、合金等。 組合式墊片組合式墊片包括：金屬包墊片；纏繞式墊片；帶骨架的非金屬包括：金屬包墊片；纏繞式墊片；帶骨架的非金屬墊片等。墊片等。 墊片形狀墊片形狀墊片類型墊片類型墊片墊片墊片斷面形式墊片斷面形式 要有全面的觀念，綜合考慮溫度、壓力、介質(zhì)、要有全

4、面的觀念，綜合考慮溫度、壓力、介質(zhì)、壓緊面形式等方面要求，其中溫度和壓力是影響密壓緊面形式等方面要求，其中溫度和壓力是影響密封的主要因素，也是選擇墊片的主要依據(jù)。封的主要因素，也是選擇墊片的主要依據(jù)。 在保證密封的前提下，盡量選用結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格在保證密封的前提下，盡量選用結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、便于安裝和更換的墊片。便宜、便于安裝和更換的墊片。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 墊片選用表表墊片選用表表4-10） 墊片選擇原則墊片選擇原則1、預(yù)緊工況、預(yù)緊工況 Fa=DGby DG-墊片計(jì)算直徑墊片計(jì)算直徑 b-墊片有效密封寬度墊片有效密封寬度 螺栓載荷螺栓載荷Wa=F

5、a2、操作工況、操作工況 FP=2DGbmPC 螺栓載荷螺栓載荷WP=F+FP = +2DGbmPC CGPD24螺栓載荷螺栓載荷螺栓設(shè)計(jì)螺栓設(shè)計(jì)預(yù)緊工況：預(yù)緊工況：操作工況：操作工況：取取Am=maxAa，AP baaWAtbPPWAnAdm40螺栓直徑螺栓直徑）螺栓最小間距（表法蘭有效厚度螺栓公稱直徑螺栓最大間距：12-4)5 . 0(62)45 . 3(maxfBfBBdmdLdL螺栓間距的限制螺栓間距的限制螺栓是法蘭密封連接中的重要元件，對其基本要螺栓是法蘭密封連接中的重要元件，對其基本要求是強(qiáng)度要高、韌性要好。求是強(qiáng)度要高、韌性要好。 螺母更換比螺栓容易，且螺母價(jià)廉，所以要螺母更換比

6、螺栓容易，且螺母價(jià)廉，所以要求螺栓材料的強(qiáng)度比螺母高。求螺栓材料的強(qiáng)度比螺母高。 為避免螺栓和螺母咬死或膠合，要求螺栓材為避免螺栓和螺母咬死或膠合，要求螺栓材料的硬度比螺母高料的硬度比螺母高HB30以上。以上。 對于對于t-20的螺栓，要求選用低合金鋼，并的螺栓，要求選用低合金鋼，并進(jìn)行夏比進(jìn)行夏比V形缺口低溫沖擊試驗(yàn)。形缺口低溫沖擊試驗(yàn)。 螺栓材料螺栓材料任意式法蘭整體法蘭松式法蘭按結(jié)構(gòu)形式管道法蘭容器法蘭按使用場合鋼制管法蘭標(biāo)準(zhǔn)容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)法蘭標(biāo)準(zhǔn)JB47004707-2000壓力容器法蘭壓力容器法蘭GB91129125HG2059220635-2019鋼制管法蘭、墊片、緊固件鋼制管法蘭、

7、墊片、緊固件JB/T 7490* 一對相配的法蘭必須選用同一標(biāo)準(zhǔn)一對相配的法蘭必須選用同一標(biāo)準(zhǔn)法蘭公稱直徑法蘭公稱直徑DN） 與法蘭相配的筒體、封頭或管子的公稱直徑。與法蘭相配的筒體、封頭或管子的公稱直徑。法蘭公稱壓力法蘭公稱壓力PN） 指定材料的法蘭在指定溫度下的最大工作壓力。指定材料的法蘭在指定溫度下的最大工作壓力。美洲體系歐洲體系法蘭公稱壓力等級* 兩個(gè)體系間不能互相配用兩個(gè)體系間不能互相配用留意留意塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則塑性分析彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則彈性分析(*)(*)法法彈性分析設(shè)計(jì)計(jì)算方法WatersTimoshenko應(yīng)力分析模型應(yīng)力分析模型法蘭強(qiáng)度校核條件：法蘭強(qiáng)度校核條件： tntfH

8、5 . 2 5 . 1mintfRtfTtfRH2tfTH21、工作可靠，在正常壓力和溫度波動范圍、工作可靠，在正常壓力和溫度波動范圍內(nèi)均能保證密封。內(nèi)均能保證密封。2、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝拆、維修方便。、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝拆、維修方便。3、密封元件能耐介質(zhì)腐蝕且價(jià)格便宜。、密封元件能耐介質(zhì)腐蝕且價(jià)格便宜。1、金屬密封元件、金屬密封元件2、窄面或線接觸密封、窄面或線接觸密封3、自緊或半自緊密封、自緊或半自緊密封高壓密封的基本要求高壓密封的基本要求高壓密封的基本特點(diǎn)高壓密封的基本特點(diǎn)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 強(qiáng)制式密封強(qiáng)制式密封 采用窄面金屬墊片采用窄面金屬墊片 主螺栓直徑大主螺栓直徑大適用范圍：適用范圍：t 2

9、00C Di 1000mm平墊密封平墊密封優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 螺紋套筒代替主螺栓，螺紋套筒代替主螺栓，承載能力大，裝拆方便。承載能力大，裝拆方便。 預(yù)緊螺栓直徑小預(yù)緊螺栓直徑小缺陷：缺陷：螺紋套筒可能銹蝕螺紋套筒可能銹蝕而拆卸困難。而拆卸困難。（螺紋套筒可用（螺紋套筒可用主螺栓代替）主螺栓代替）適用范圍：適用范圍：大直徑、高壓力大直徑、高壓力卡扎里密封卡扎里密封雙錐密封雙錐密封g的大小的大小錐環(huán)剛度錐環(huán)剛度錐環(huán)尺寸錐環(huán)尺寸預(yù)緊力的大小預(yù)緊力的大小 1、結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便、密封可靠。、結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便、密封可靠。2、半自緊密封，主螺栓直徑較小。、半自緊密封，主螺栓直徑較小。3、壓力和溫度波動時(shí)也能保

10、證良好密封。、壓力和溫度波動時(shí)也能保證良好密封。適用范圍：適用范圍：P=6.435MPa t =0400C Di =4002000mm雙錐密封雙錐密封雙錐密封特點(diǎn)雙錐密封特點(diǎn) 1、全自緊式密封，壓力和溫度的波動不會影響密封可靠性。、全自緊式密封，壓力和溫度的波動不會影響密封可靠性。 2、取消了主螺栓，使筒體端部尺寸減小。、取消了主螺栓，使筒體端部尺寸減小。 零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺陷缺陷伍德密封伍德密封C形環(huán)密封形環(huán)密封O形環(huán)密封形環(huán)密封其它密封結(jié)構(gòu)其它密封結(jié)構(gòu)環(huán)形內(nèi)腔可增環(huán)形內(nèi)腔可增加墊片彈性和加墊片彈性和自緊作用，補(bǔ)自緊作用，補(bǔ)償溫度波動對償溫度波動對密封的影響。密封

11、的影響。 1、透鏡墊和錐形密封面線接觸，密封容易。、透鏡墊和錐形密封面線接觸，密封容易。 2、管道可小范圍偏轉(zhuǎn)，自位性好。、管道可小范圍偏轉(zhuǎn)，自位性好。 3、松式法蘭，管道所受附加力矩小。、松式法蘭，管道所受附加力矩小。特點(diǎn)特點(diǎn)高壓管道密封高壓管道密封1、改善密封接觸表面、改善密封接觸表面2、改進(jìn)墊片結(jié)構(gòu)、改進(jìn)墊片結(jié)構(gòu)3、采用焊接密封元件、采用焊接密封元件提高高壓密封性能的措施提高高壓密封性能的措施螺栓法蘭密封設(shè)計(jì)計(jì)算螺栓法蘭密封設(shè)計(jì)計(jì)算1、預(yù)緊載荷分析、預(yù)緊載荷分析（1壓緊墊片所需螺栓力壓緊墊片所需螺栓力代入幾何關(guān)系：代入幾何關(guān)系：（2消除徑向間隙消除徑向間隙g所需螺栓力所需螺栓力111WW

12、WWa2、操作載荷分析、操作載荷分析（1內(nèi)壓對平蓋的軸向力內(nèi)壓對平蓋的軸向力（2徑向擴(kuò)張力的軸向分力徑向擴(kuò)張力的軸向分力hh（3回彈力的軸向分力回彈力的軸向分力h強(qiáng)度削弱強(qiáng)度削弱 不連續(xù)應(yīng)力不連續(xù)應(yīng)力 局部應(yīng)力局部應(yīng)力 焊接缺陷和殘余應(yīng)力焊接缺陷和殘余應(yīng)力 開孔接管部位的應(yīng)力集中開孔接管部位的應(yīng)力集中允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑開孔最大直徑的限制開孔最大直徑的限制有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效補(bǔ)強(qiáng)范圍ntC1+2C2CtetBdi+2Ch1h2Cen（一開孔削弱的面積（一開孔削弱的面積)1 (2retfdAtntbrf其中：)1 (2 5 . 0retfdApdA5 . 0（二補(bǔ)強(qiáng)金屬面積（二補(bǔ)強(qiáng)金屬面積殼體殼體)1)(2)(1reetefdBA接納接納retrtetfChfhA)(2)(22212焊縫焊縫203212hA單條焊縫：補(bǔ)強(qiáng)圈面積補(bǔ)強(qiáng)圈面積)(3214AAAAA補(bǔ)強(qiáng)圈厚度補(bǔ)強(qiáng)圈厚度T橢圓形封頭橢圓形封頭當(dāng)開孔位于以封頭中