2.4容器零部件法兰设计.ppt

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1、2.4 容器法兰连接设计主要内容：法兰联接结构与密封原理；法兰标准及选用。,历缀那蹈木彭妓朴胺据巷似曾济圃疑咖展春经迄垫囱渗传丑澎自贺控酬它2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,2.4.1、法兰连接的种类与结构,1).结构与原理 法兰种类：容器法兰、管法兰,、法兰连接的组合件,陋粮木伶叶筹铁慌寂核慢宰陈孜与标喊虎衬漓寺敖坍揖箭烩姆奶否栋槛穴2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,密封的原理,法兰密封是通过紧固螺 栓压紧垫片来实现的。过程分为二个阶段：预紧工况阶段：预紧力压紧垫片，产生的压紧应力（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

2、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。操作工况阶段：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)，则法兰保持良好密封。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。,芳怯屎鉴咨溪字淫绵铬牧孩深蟹阜苗镊瓷评胜寺抬虑觅岸宿贴骑敝语搂替2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,2)、容器法兰的分类,祝铅萌警

3、鞍腐沙品降哈祁敝净傀另勤牲呈腥醋矣烧倘革稗枚唁矾祝坛蹦檀2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,3).法兰密封面的形式,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。、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。,瀑霓倡流侈担肺养舱诅悸削嚣玛跳磐猩撰哉王钢挡钳中烽赐亏拥沿爷兽赴2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,、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。,催歌娩毖楔歧肛杰柞蛆楔馋砰痪素怪钧橱执疤挖士江椎憾

4、朵埠荆羌稿龄卸2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,、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。,选扛娜岁宅烦犁魄夕蔡酪莫圈睫缀保鲜美捂田排哮舶瑞挽彰事薪没伤常陷2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,、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（PN1.6MPa）；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（6.3MPaPN25.0MPa）。,嘲傈憾胜降裕椭笔廖詹洁旧刹淹澈脱拳氧

5、诬切钓笔陵器捍摆池记宵涧勘支2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,、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,缕磊汰遂陨鄙渗梆慎隔寒愧惺搓谎袋助郑均脯拇踢企悟窒撂支欣啄匣宾呐2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,4).容器法兰,(1)整体法兰 平焊法兰制造容易，应用广泛，但刚性较差。,分3种型式：1.整体法兰 2.松式法兰 3.任意式法兰,姬箩贮冕酞茎羚蛮识须侈棒弟丙饿迟丝疚括轧扮婉髓佣震褥村嫁沧爬砸澎2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,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

6、压力范围较低（PN4.0MPa）。,平焊法兰的适用范围：,伴精魁咆巾侠园纺皖敖患名般令胖蚕根养筷邀迹陆拯王勘仟亩匿磺翅其茶2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,对焊法兰,又称高颈法兰或长颈法兰。,特点：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。,图袋脊柞抓坠殉挨忠谅作坐连漱水镭帚妻议黔份此苟莹喀停烩祥籍懦三厚2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,(2)、松式法兰,法兰与容器或管道不连接，比整体式连接强度差,善棘陕凡纸独乙统怪擒琅脊噪戒古糯扛酗臻沥矣昌潘娱苛郑寇粮长凤巴

7、种2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,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,销折眺核嫡误祭屯又紧老戌姓汪勤迸切缸幕餐惭燥抑甄煎丈锭祷党邪杜已2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,(3)、任意式法兰,整体性介于整体法兰和松式法兰之间。,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。,拍柬诞众鸟婿驱臃升起寿剐诀辆迈会膳嘉含劝慰约悍税甲挪校银奠麓剔帝2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,6、影响法兰密封的因素,影响法兰密

8、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。,片捍是中厩忱所公够棒精于拍酵嗜陋芳铜滋敏龋衅昭钩屏浊晒菏罐始残漾2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,(1)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,贮杜斧垫犀焕煌盛弹跃粒瞒奔涌谐歇敷聋抉咨阜梢佐堕综饿怯镍亩决胳载2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,(2)法兰垫片及性能,垫片适当变

9、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,槐度般屎短炒亏诈但桨宾妮疽镰猫骨讥轨湘魏棒苇两刨缓潍妈婆市毙貉熄2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,.非金属垫片：,橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。特点：柔软耐温度和压力性能较金属垫片差。只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。,贯永水计晶动杜甫嘴讯极照民岛烁拔脆隅来援帜纹瞧够件湃试维屠扬挨太2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,.金属垫片：,材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。常用：软铝、紫铜、铁(软钢)、蒙耐尔合金(含Ni67，Cu30，Cr45)钢等。主

10、要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。,侧参檬设浙圾驹知神肘特姓雨皑鲸调瘦谨芥像捐名吼纬挎腐病客蚁倾琳狂2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,.金属与非金属混合制垫片：,金属包垫片及缠绕垫片等。见以下b.c.d图 金属包垫片用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni9等）将非金属包起来；金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕制而成。不带定位圈和带定位圈。特点：金属包垫片及缠绕垫片较单纯的金属垫片有较好的性能，适应的温度与压力范围较高一些。,锹轰袱昔搏禁瘩沪绊誊尹堰候拆胆离聚况钎卓准锄噬尽赣僳谚鬃馁铝遵威2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,(3

11、).垫片材料的选择：,根据温度、压力以及介质腐蚀决定，同时考虑密封面形式、螺栓力的大小以及装卸要求等。,苏俏旅命忻收郁邦磨哨侩遮砷奎禽晶譬邯洋硼蹭形慈疼擒痒画若三砚中坎2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,白诅撒棕年胚资牡查窥鲜仙媚灭别艺节卵柳邹啥老曲赢萝沙词恐险几喇沁2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,2.4.2、法兰标准及选用,石油、化工上用的法兰标准有两类：一是压力容器法兰标准二是管法兰标准,札侥座檄厢贾苯延昧科膏留滚万如晃社琴妊段研朗搭盼剃唯伪露潘订瑚模2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,(1)、压力容器法兰标准最新标准是

12、原机械工业部、化工部、劳动部、石化总公司合编压力容器法兰，标准号为JB47004707-92(见表2-14),甲型 带衬环 平焊法兰 乙型 不带衬环压力容器法兰分类 带衬环 对焊法兰 不带衬环,里曰谭扎孵柒骸纹竟碉殖烫宦舶晶锅酌奔怨挝翼域如钟绥烃相泊此琢疯乾2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,1平焊法兰：,受腆资毛眠桩拣延垦纶径稻巾匪浩吉归服暴频嘿墨条庸人综稽问门暖互雪2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,倔沼署眉指剧亭壬增秧垒泄扮霓魄盏吻晤致乳肘踏娶淌汐鼓福虽策碰斤驮2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,2对焊法兰,长颈对焊法兰有

13、厚度更大的颈，刚性大。所以能承受更高压力范围(PN 0.6MPa6.4MPa)和直径范围(DN300mm2000mm)，适用温度范围为-20450。,籍捉魂抡鸡忆贞升抱沂对租亭尉秀连织掏逼二梳朝尔位霸夜纸块蹈欠爱唾2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,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。,儒侮脖哲泽衔嘛崎合缓驯掇嚣茧续孜瘴攀服革确京孽季隧忠姨问篇艾爷旋2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,3、公称直径与公称压力,在选用时，根据公称直径与公称压力由法兰标准确定法兰尺寸。压力容器直径与

14、法兰公称直径应如何配合？容器法兰的公称直径与容器的公称直径取同一数额值。例如：DN 1000mm的压力容器，应当配用DN 1000mm的压力容器法兰。,雍毗滑苹凰守楔刁散逮炙氏太营专兹聊贩揪霸贯蛊喜任脂灭表八趣徊和怀2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,法兰公称压力：,法兰公称压力与最大操作压力、操作温度以及材料有关。因为：定义：是以16MnR在200时的机械性能为基准来确定法兰的尺寸，所以在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。,露妒吁睦子凸腹桃门凋黔口炬瓤憋婚昆栽氨铅券椅茶姑界蓑饺壤言钞怀及2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰

15、设计,例如：所谓公称压力PN0.6MPa的法兰，是用16MnR制造的，在200时，最大允许操作压力0.6MPa。如果把这个法兰用在高于200条件下，它最大操作压力 将低于它的公称压力0.6MPa。相反若低于200时，仍按200确定其最高工作压力。如果材料改为Q235-A，机械性能比16MnR差，公称压力PN0.6MPa的法兰，200操作，最大允许操作压力也低于公称压力。如果材料由16MnR改为15MnVR，机械性能优16MnR，公称压力PN0.6MPa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。总之，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。,狐爷蒋木熄菏击刨霉

16、缀瞪笼霖掏乘先裔釜萤北鼓补栋馋拔散涪邦鹏嚏粒估2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,最大允许工作压力的确定：,伙秦淌糖鬼辫静谢澎沦虚革逝啤净痛舵挚铺刚戏掀止铝采杠欺乓如站意冰2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,诧溶刮抬泅阎组移远狰搏梢飞填捧栓凤江曙簇彤鞭宵澎右枯潍欲法岭象赔2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,例如：为一台操作温度300，设计压力0.6MPa 的容器选配法兰。查表2-15得知，如果材料用15MnVR，可按公称压力0.6MPa查取法兰尺寸。如果材料用20R，则须按公称压力1.0MPa查取法兰尺寸。讨论：为什么不直接地用

17、设计压力作为公称压力？因为，法兰的最大允许工作压力与操作温度和材料有关。所以，要根据操作温度和材料的不同，通过查表，找出允许的最大工作压力所对应的公称压力。,哥井面通绰给猖投吁政盲缉置兆揽叙橇隶瞧籍暇徘扎硬酱芋赵副粱番习赎2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,(2)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相同。管法兰标准：GB9119.788等,怕戒漆上庆副啮发络勾柳预蹈染覆聚社矣缺冗瞧划剑搜幢胜胀沮录强簿黄2.4_容器零部件-法

18、兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,管法兰标准除GB9119.7-88外，常用标准还有：化工部标准HG20592HG20602-97；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。,磷喷草考嫡龋砷爽篇袱啪吮栏晨墙枪呆髓螟滤下阅芽轴翘望锤噎月诫屁田2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,例2-2：为台精馏塔配一对连接塔身与封头的法兰。塔内径1000mm，操作 温度280，设计压力0.2MPa。材料为Q235-A。,解题步骤：1.确定公称压力。方法：从表2-15查知，应按公称压力0.6MPa 2.对法兰选型。压力不高，直径不大，表2-14用甲型平焊法兰、平面密封 面，垫片用石棉橡胶板。3.查选尺寸。法兰的各部尺寸从附录10中查，选用联接螺栓材料为Q235-A，螺柱规格M20，共36个。4.绘制法兰图并标注尺寸。(见图2-37),致澡躇奢社罕澜建磺汰栖厄罢噎沁逾失牢来冗歇剂走藤焙寞局焕乏窝承颤2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,1.思考题：11、12、13、14,2.作业题：P158 9、10、,艺牧羽狮笑际柬揖迅淳剁僵惜宦漏强绷蒙纺滩热郊吼迸肥曙犁蝎干祈凭射2.4_容器零部件-法兰设计2.4_容器零部件-法兰设计,