第十章_法蘭連接

1、1 第十章第十章 法蘭連接法蘭連接第一節(jié)第一節(jié) 壓力容器法蘭連接壓力容器法蘭連接u壓力容器的法蘭連接壓力容器的法蘭連接 ；u管法蘭連接。管法蘭連接。2一、法蘭連接的密封原理一、法蘭連接的密封原理 3u 在墊圈單位面積上的最小壓緊力稱為墊圈的預(yù)緊密封比壓。u 工作密封比壓含義是：一個已經(jīng)形成了密封條件的法蘭連接（即墊圈已被壓縮到預(yù)緊密封比壓），在通入壓力介質(zhì)后，為不使介質(zhì)泄漏，在密封面與墊圈之間所必須保留下來的最低比壓。4二、法蘭連接受力分析二、法蘭連接受力分析 1、法蘭所受外力52、法蘭在外力偶矩作用下的變形和內(nèi)力6u例如：分離松節(jié)油例如：分離松節(jié)油和和蒎烯的分離塔，真蒎烯的分離塔，真空操作，

2、空操作，700mmHg，平型壓緊面，由于剛，平型壓緊面，由于剛度不足使法蘭翹曲造成密封失效。度不足使法蘭翹曲造成密封失效。7 3 3、通過分析得出如下的幾點(diǎn)結(jié)論：、通過分析得出如下的幾點(diǎn)結(jié)論： （1 1）密封墊片是整個法蘭連接（包括法蘭、墊片、螺柱、螺母）的基）密封墊片是整個法蘭連接（包括法蘭、墊片、螺柱、螺母）的基礎(chǔ)。墊片的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和尺寸是影響螺栓力和法蘭力矩大小的主要因礎(chǔ)。墊片的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和尺寸是影響螺栓力和法蘭力矩大小的主要因素之一。素之一。（2 2）增加與法蘭盤連接處器壁（或管壁）的壁厚，不但會減小法蘭加）增加與法蘭盤連接處器壁（或管壁）的壁厚，不但會減小法蘭加給器壁的彎曲應(yīng)力，而且

3、增厚的器壁會反過來增大法蘭盤的剛度、減給器壁的彎曲應(yīng)力，而且增厚的器壁會反過來增大法蘭盤的剛度、減小法蘭盤中的彎曲應(yīng)力。小法蘭盤中的彎曲應(yīng)力。（3 3）對法蘭強(qiáng)度起主要作用的三個應(yīng)力都是彎曲應(yīng)力，而彎曲應(yīng)力的）對法蘭強(qiáng)度起主要作用的三個應(yīng)力都是彎曲應(yīng)力，而彎曲應(yīng)力的大小又與受彎構(gòu)件的厚度平方成反比，所以決定法蘭強(qiáng)度大小的關(guān)鍵大小又與受彎構(gòu)件的厚度平方成反比，所以決定法蘭強(qiáng)度大小的關(guān)鍵尺寸是法蘭盤的厚度。對于帶頸的法蘭，增加頸的厚度對提高法蘭強(qiáng)尺寸是法蘭盤的厚度。對于帶頸的法蘭，增加頸的厚度對提高法蘭強(qiáng)度會有比增加法蘭盤厚度更好的效果。度會有比增加法蘭盤厚度更好的效果。（4 4）在螺栓力一定的條

4、件下，法蘭螺孔中心圓與密封墊片中徑之間的）在螺栓力一定的條件下，法蘭螺孔中心圓與密封墊片中徑之間的距離越小，法蘭所承受的外力偶矩越小。在確定螺栓直徑與數(shù)目時，距離越小，法蘭所承受的外力偶矩越小。在確定螺栓直徑與數(shù)目時，應(yīng)以螺孔中心圓直徑盡可能小為原則。應(yīng)以螺孔中心圓直徑盡可能小為原則。8三、壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)三、壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)1、類型、類型u甲型平焊法蘭甲型平焊法蘭 9乙型平焊法蘭乙型平焊法蘭10長頸對焊法蘭長頸對焊法蘭1118 2、結(jié)構(gòu) 法蘭密封面形式（1 1）平面型密封面：）平面型密封面： （a a） （b b）；）；（2 2） 凹凸型密封面：凹凸型密封面： （c c）；）；（3 3）榫槽

5、型密封面：）榫槽型密封面： （d d）；）； 1219（一）平面型密封面（一）平面型密封面 壓緊面是光滑的，（壓緊面是光滑的，（b b）形式有三角形斷面的溝槽。形式有三角形斷面的溝槽。適用于公稱壓力適用于公稱壓力P2.5MpaP2.5Mpa，廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于P0.6Mpa, P0.6Mpa, 壓緊壓緊面的寬度：壓力容器法蘭：面的寬度：壓力容器法蘭：202060mm60mm，管法蘭：，管法蘭：101020mm20mm。1320(二二)凹凸型密封面凹凸型密封面 在凹型面內(nèi)放置墊在凹型面內(nèi)放置墊片，其優(yōu)點(diǎn)是便于對片，其優(yōu)點(diǎn)是便于對中，能夠防止軟質(zhì)墊中，能夠防止軟質(zhì)墊片的擠出，而且比平片的擠出，而

6、且比平行面窄，容易壓緊。行面窄，容易壓緊。最大最大DN=3000mm, PN6.4 Mpa14（三）榫槽型密封面（三）榫槽型密封面 榫槽法蘭由一個榫榫槽法蘭由一個榫面和一個槽面組成，墊面和一個槽面組成，墊片放在槽內(nèi)，由于壓緊片放在槽內(nèi)，由于壓緊面積小，墊片又受到槽面積小，墊片又受到槽的阻擋，不會從周邊擠的阻擋，不會從周邊擠出，容易獲得較好的密出，容易獲得較好的密封效果。封效果。u主要用于：主要用于： 易燃，易易燃，易爆，有毒介質(zhì)的場合，爆，有毒介質(zhì)的場合，當(dāng)當(dāng)PN=20Mpa, 可用到可用到DN=800 mm15 法蘭連接是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的連接方法。法蘭連接是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的連接方法。

7、當(dāng)前，國內(nèi)外均已將法蘭標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)前，國內(nèi)外均已將法蘭標(biāo)準(zhǔn)化。 我國實(shí)施的法蘭標(biāo)準(zhǔn)：我國實(shí)施的法蘭標(biāo)準(zhǔn)： JB47012000 甲型平焊法蘭；甲型平焊法蘭； JB47022000 乙型平焊法蘭；乙型平焊法蘭； JB47032000 長頸對焊法蘭；長頸對焊法蘭； JB/T8494 凹凸面對焊環(huán)板式松套鋼制法蘭；凹凸面對焊環(huán)板式松套鋼制法蘭； JB/T8594 翻邊板式松套鋼制法蘭。翻邊板式松套鋼制法蘭。法法 蘭蘭 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)16u法蘭標(biāo)準(zhǔn)中所含內(nèi)容法蘭標(biāo)準(zhǔn)中所含內(nèi)容:技術(shù)條件）（墊片型式與材質(zhì)）（法蘭尺寸）（密封面型式）（結(jié)構(gòu)類型）（公稱壓力）（公稱直徑）（ 7 6 5 4 3PN 2DN 1法法

8、 蘭蘭 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)17公稱直徑公稱直徑DN1.1.管道法蘭：其公稱直徑與相配的管子直徑相一致。管子管道法蘭：其公稱直徑與相配的管子直徑相一致。管子的公稱直徑不是管子的內(nèi)徑或外徑，是與管子內(nèi)徑相近的公稱直徑不是管子的內(nèi)徑或外徑，是與管子內(nèi)徑相近的一個圓整數(shù)值。的一個圓整數(shù)值。 例如：例如：DNDN100100，具體尺寸為：，具體尺寸為：1081083.53.5，1081084 4，1081084.54.5，（摘：，（摘：GB8163GB81638787，熱軋鋼管），熱軋鋼管） DN DN100100，(4 inch) 114(4 inch) 1144 4， （摘：（摘：GB3091GB30918

9、282，GB3092GB30928282，水、煤氣輸送鋼管），水、煤氣輸送鋼管）2.2.化工容器及設(shè)備法蘭：其公稱直徑為設(shè)備內(nèi)徑化工容器及設(shè)備法蘭：其公稱直徑為設(shè)備內(nèi)徑 DN 300DN 3004000mm4000mm 小直徑設(shè)備常用無縫鋼管制造。小直徑設(shè)備常用無縫鋼管制造。 18 公稱壓力公稱壓力PN 法蘭標(biāo)準(zhǔn)中所列的能夠承受的公稱壓力法蘭標(biāo)準(zhǔn)中所列的能夠承受的公稱壓力PNPN，是以法蘭材，是以法蘭材質(zhì)為質(zhì)為16MnR16MnR時計算而得，操作溫度為：時計算而得，操作溫度為：200200。19第二節(jié)第二節(jié) 管法蘭連接管法蘭連接20一、管法蘭一、管法蘭1、管法蘭類型與密封面型式、管法蘭類型與密

10、封面型式212、管法蘭的標(biāo)記方法、管法蘭的標(biāo)記方法22233、墊片材料類型及選擇、墊片材料類型及選擇u 選用墊片的原則：選用墊片的原則：(1)耐腐蝕，不污染介質(zhì)；（耐腐蝕，不污染介質(zhì)；（2）具）具有良好的變形能力和回彈能力；（有良好的變形能力和回彈能力；（3）有一定的機(jī)械強(qiáng)度）有一定的機(jī)械強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)娜彳浶?；（和適當(dāng)?shù)娜彳浶裕唬?）在工作溫度下不變形和軟化。）在工作溫度下不變形和軟化。u 常用墊片的斷面形狀常用墊片的斷面形狀 常用墊片的斷面形狀 23第二節(jié) 檢查孔 為了檢查壓力容器在使用過程中為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕，以是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕，以及安裝拆卸設(shè)備的內(nèi)

11、部裝置，壓及安裝拆卸設(shè)備的內(nèi)部裝置，壓力容器均應(yīng)開檢查孔。包括：人力容器均應(yīng)開檢查孔。包括：人孔、手孔和螺紋管塞孔?？?、手孔和螺紋管塞孔。24容器上開設(shè)人孔、手孔的規(guī)定： 25回轉(zhuǎn)蓋人孔從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋所處的位置，將人孔分從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋所處的位置，將人孔分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔。為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔。 26垂直吊蓋人孔27水平吊蓋人孔28第三節(jié) 容器支座設(shè)置容器支座的作用：設(shè)置容器支座的作用：支承容器的設(shè)備重量，支承容器的設(shè)備重量，固定設(shè)備于工藝設(shè)計位置，固定設(shè)備于工藝設(shè)計位置，支承操作引起的振動，支承操作引起的振動，承受

12、地震載荷和風(fēng)載荷。承受地震載荷和風(fēng)載荷。容器支座類型：容器支座類型：立式容器支座，立式容器支座，臥式容器支座，臥式容器支座，球形容器支座。球形容器支座。29（1）臥式容器支座臥式容器支座30一、臥式容器支座類型一、臥式容器支座類型 圖 臥式容器支座臥式容器的支座臥式容器的支座有鞍座、圈座和有鞍座、圈座和支腿。小型的設(shè)支腿。小型的設(shè)備采用支腿，而備采用支腿，而因為自身的重量因為自身的重量可能造成嚴(yán)重?fù)峡赡茉斐蓢?yán)重?fù)锨谋”谌萜骺汕谋”谌萜骺刹捎萌ψ２捎萌ψ?1鞍座有焊制和彎制32鞍座有焊制和彎制33二、鞍座的放置位置支座位置的確定原則：當(dāng)容器放置于鞍座上，鞍座支座位置的確定原則：當(dāng)容器放置

13、于鞍座上，鞍座的約束反力將幾種作用于容器的局部器壁上，引的約束反力將幾種作用于容器的局部器壁上，引起復(fù)雜而且相當(dāng)大的局部應(yīng)力。起復(fù)雜而且相當(dāng)大的局部應(yīng)力。1 1、鞍座中心線至圓筒體端部的距離、鞍座中心線至圓筒體端部的距離A A小小0.2L0.2L。 其中，其中，L L為圓筒體長度為圓筒體長度( (兩封頭切線間距離兩封頭切線間距離) )， A A為鞍座中心線至圓筒體端部的距離。為鞍座中心線至圓筒體端部的距離。2 2、當(dāng)鞍座鄰近封頭時，則封頭對支座處筒體有加強(qiáng)、當(dāng)鞍座鄰近封頭時，則封頭對支座處筒體有加強(qiáng) 剛性的作用。因此，在滿足剛性的作用。因此，在滿足A0.2LA0.2L時，盡量使時，盡量使 A0

14、.5Ri(RiA0.5Ri(Ri為筒體內(nèi)半徑為筒體內(nèi)半徑) )。34三、鞍座的選擇搭配三、鞍座的選擇搭配 臥式容器由于溫度臥式容器由于溫度和載荷變化等原因使容和載荷變化等原因使容器產(chǎn)生了軸向移動，如器產(chǎn)生了軸向移動，如果支座都是固定式的，果支座都是固定式的，由于自由伸縮受阻使容由于自由伸縮受阻使容器器壁中可能引起過大器器壁中可能引起過大的附加應(yīng)力，所以雙鞍的附加應(yīng)力，所以雙鞍座式中的一個鞍座為固座式中的一個鞍座為固定支座，另一個為活動定支座，另一個為活動支座。支座。圖3-15 滾動支座35四、筒體的應(yīng)力計算與校核四、筒體的應(yīng)力計算與校核 對于臥式容器除了考慮由操作壓力引起的薄膜對于臥式容器除了

15、考慮由操作壓力引起的薄膜 應(yīng)力外，還要考慮容器質(zhì)量導(dǎo)致筒體橫截面上應(yīng)力外，還要考慮容器質(zhì)量導(dǎo)致筒體橫截面上 的縱向彎矩和剪力。跨中截面和支座截面是容的縱向彎矩和剪力。跨中截面和支座截面是容 器可能發(fā)生失效的危險截面。為此必須進(jìn)行強(qiáng)器可能發(fā)生失效的危險截面。為此必須進(jìn)行強(qiáng) 度或穩(wěn)定性校核。度或穩(wěn)定性校核。36五、鞍座的包角選擇五、鞍座的包角選擇 增大鞍座的包角可以使筒體中的應(yīng)力降低，增大鞍座的包角可以使筒體中的應(yīng)力降低，但使鞍座變得笨重，過分的減小但使鞍座變得笨重，過分的減小包角，使容器容易從鞍座上傾包角，使容器容易從鞍座上傾倒，所以一般倒，所以一般=120150度。度。鞍座寬度鞍座寬度b的大小

16、，一邊決定于的大小，一邊決定于設(shè)備給與支座的載荷大小，另設(shè)備給與支座的載荷大小，另一邊要考慮支座處筒體內(nèi)周向一邊要考慮支座處筒體內(nèi)周向應(yīng)力不超過允許值。應(yīng)力不超過允許值。圖3-25 鞍座上的載荷37圖3-26 設(shè)置加強(qiáng)板的鞍座38立式設(shè)備支座（1）懸掛式支座）懸掛式支座 主要有底板、筋板和墊板組成，廣泛主要有底板、筋板和墊板組成，廣泛應(yīng)用于反應(yīng)釜和立式換熱器上，優(yōu)點(diǎn)是簡單、輕便，但應(yīng)用于反應(yīng)釜和立式換熱器上，優(yōu)點(diǎn)是簡單、輕便，但易產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力，如圖示易產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力，如圖示 。懸掛式支座標(biāo)準(zhǔn)分為。懸掛式支座標(biāo)準(zhǔn)分為A型和型和B型兩個類型。型兩個類型。圖圖 懸掛式支座懸掛式支座394041（2）支承式支座）支承式支座 用鋼板焊制的支承式支腳和支座，或者是鋼管做成用鋼板焊制的支承式支腳和支座，或者是鋼管做成如圖示。如圖示。圖圖4-3-14 支承式支腳支承式支腳 圖圖4-3-15