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1、法兰连接,法兰联接(flange，joint):由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。法兰联接是一种可拆联接。 原理：垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。 性能：较好的强度和密封性，结构简单，成本低廉，可多次重复拆卸，应用较广 。 失效形式:主要表现为泄漏,泄漏量控制在工艺和环境允许的范围内。,一、法兰的分类,按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。 按结构型式分，有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。 这里重点介绍整体法兰，常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。,左上一图为连接塔节与塔节的容器法兰 左上二图为连接接
2、管的管法兰 右下一图为连接封头与筒体、管箱与筒体的容器法兰 右下二图为管法兰,平焊法兰：通过角焊缝直接与设备或管道焊接的一种法兰。其结构简单，加工方便。 (1)、用在容器上又分甲型平焊法兰和乙型平焊法兰。甲型平焊法兰直接与容器焊接，其解焊缝尺寸较小或不开坡口焊接，不能保证法兰与容器同时受力；乙型平焊法兰附有一段较厚的短节，法兰与短节的焊接质量可靠，能保证法兰与容器同时受力。平焊法兰广泛用于中、低压容器和管道的连接。 对焊法兰又称高颈法兰刚性较大，适用于压力温度较高的场合,图（f）为甲型平焊法兰 图（g）为乙型平焊法兰 图（e）为法兰,（2）、用在接管上又有板式平焊法兰、带颈平焊法兰和带颈对焊法
3、兰三种类型。,板式平焊法兰：由于法兰直接与钢管焊接，法兰盘在操作时受力状态差，易发生形变。适用于低压场合。 带颈平焊法兰：由于增加了一厚壁的短节法兰颈，因此增加了法兰的刚度，大大减小了法兰变形。适用于中、低压场合。 带颈对焊法兰：其颈更长，又称高颈法兰，与管子之间采用的是对焊连接，受焊接时产生的应力集中小，能承受较高的压力。,板式平焊钢制法兰,带颈平焊法兰,带颈对焊法兰,左上一图为法兰端盖 右下一图为管板法兰 右下二图为平板法兰,(3) 、其它形式的法兰连接,法兰连接的密封,一、密封机理 泄漏途径：渗透泄漏、界面泄漏 渗透泄漏:通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏，除了受介质压力、温度、粘度、分子
4、结构等流体状态性质影响外，主要与垫片的结构与材料性质有关。 界面泄漏:沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主要与界面间隙尺寸有关。加工时压紧面上凹凸不平的间隙及压紧力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。“界面泄漏”是密封失效的主要途径。,二、法兰密封面的形式,法兰的密封面主要根据工艺条件、密封口径以及垫片等进行选择。 （1）、容器法兰的形式有：平面型、凹凸面、榫槽面等其中以凹凸面、榫槽面最为常用。 （2）、管法兰的形式有：全平面、突面、凹凸面、榫槽面和连环接面五种。前四种为常用的密封面。,平面型密封面：是在平面上加工出几道浅槽，其结构简单但垫圈没有固定，不易压紧。适用于压力不高、介质无毒的场合
5、； 凹凸密封面：是相配合的凹形和凸形密封面。安装时便于对中，还能防止垫片被挤出。但垫片宽度较大，须较大压紧力。适用于压力稍高的场合,榫槽密封面：是具有相配合的榫面和槽面的密封面，垫片较窄，放在槽内，由于受槽的阻挡，不会被挤出。很少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易对中。垫片受力均匀，故密封可靠。适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的重要密封。但更换垫片困难，法兰造价较高。,非金属垫片：,橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。 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。,金属与非金属混合制垫片：,金属包垫片及缠绕垫片等。 金属包垫片用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni
6、9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。,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。,金属垫片：,材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。 常用是软铝、紫铜、铁(软钢)、蒙耐尔合金(含Ni67，Cu30，Cr45)钢等。 主要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。,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。 查表10-15, 压力容器法兰标准,四、法兰标准及选用,石油、化工上用的法兰标准有两类， 一类是压力容器法兰标准 一类是管法兰标准,1
7、平焊法兰：,2对焊法兰,长颈对焊法兰有厚度更大的颈，刚性大。 更高压力范围(PN 0.6MPa6.4MPa)和直径范围(DN300mm2000mm)，适用温度范围为-20450。,乙型平焊法兰中DN 2000mm以下规格包括在长颈对焊法兰的规定范围之内。两者联接尺寸和法兰厚度一样。DN2000mm以下的乙型平焊法兰可用轧制长颈对焊法兰代替，以降低成本。,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。,3、公称直径与公称压力,根据公称直径与公称压力由法兰标准确定法兰尺寸 压力容器法兰公称直径同压力容器 例如DN 1000mm的压力
8、容器，应当配用DN 1000mm的压力容器法兰。,法兰公称压力：,与最大操作压力、操作温度以及材料有关。 定义：以16MnR在200时的机械性能为基准确定法兰尺寸，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。 公称压力PNO.6MPa法兰，用16MnR制造的，在200时，最大允许操作压力0.6MPa。 高于200的最大操作压力将低于它的公称压力0.6MPa。低于200仍按200确定其最高工作压力。,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。 材料由16MnR改为15MnVR，机械性能优于16M
9、nR，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。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。,最大允许工作压力的确定：,为操作温度300，设计压力0.6MPa的容器选配法兰。材料15MnVR按公称压力0.6MPa查取。材料20R按公称压力1.0MPa查取尺寸。,课堂作业：, 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同。,GB9119.7-88外，常用标准还有：化工部标准HG20592HG20
10、602-97；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。,例11-1：塔身与封头的法兰。塔内径1000mm，操作温度280，设计压力0.2MPa。Q235-A。,根据操作温度、设计压力和所用材料，应按公称压力为0.6MPa查选尺寸。 压力不高，直径不大，表11-2用甲型平焊法兰、平面密封面，垫片用石棉橡胶板。 法兰的各部尺寸从附录表9中查， 联接螺栓材料Q235-A，M20共36个。,思考题：,1.法兰垫片密封的原理是什么？影响密封的因素有哪些？ 2.法兰的型式有哪些？各有什么特点？ 3.法兰密封面型式有哪些？各适用什么场合？ 4.常用的垫
11、片材料有哪些？ 作业 ：P224 1、2、3,概述：,容器支座：支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持稳定。 结构型式由容器自身的型式决定，分： 卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座,第二节 容器支座, 鞍式支座,应用最广泛的卧式容器支座。已有标准JB/T4712-92 鞍式支座，根据容器公称直径和重量选用。 由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。在与设备连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。,一、卧式容器的支座,卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座、支腿,鞍座包角120或150，安放稳定。 高度200、300、400和500mm。 宽度b根据容器公称直径查出。,每种型式鞍座又
12、分为固定式支座（代号F)：底板上开圆形螺栓孔和滑动式支座（S) ：底座开长圆形螺栓孔（安装）,鞍座的种类与安装：,鞍座分为A型（轻型）和B型（重型），重型又分为BB五种型号。A型和B型的筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。,鞍座与筒体端部距离A确定： 当L/D较大，且无加强圈，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A0.25D； 当筒体的L/D较小，d/D较大，或有加强圈时，取A0.2L。, 圈座,采用圈座的情况： 对于大直径薄壁容器和真空容器，因其自身重量可能造成严重挠曲； 多于两个支承的长容器。除常温常压下操作的容器外，至少应有一个圈座是滑动支承的。, 腿式支座,简称支腿 连接处造成严
13、重的局部应力，只适用于小型设备（DN1600、L5m）。 腿式支座的结构型式、系列参数等参见标准JB/T 4714-92 腿式支座。,二、立式容器的支座,立式容器的支座主要有： 耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二种， 高大的塔设备则广泛采用裙式支座。, 耳式支座,简称耳座：垫板、筋板和支脚板。 广泛用在反应釜及立式换热器等直立设备上。 简单、轻便，但局部应力较大。 当设备较大或器壁较薄应加垫板。 不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合金元素流失，也需加一个不锈钢垫板。,已标准化JB/T 4725-92 耳式支座。 该标准分A型（短臂）和B型（长臂）（有保温层或直接放在楼板上
14、） 每类又分带垫板与不带垫板两种结构,耳式支座选用的方法：,（1）估算设备总重，算每个支座（按2个计算）的负荷Q值； （2）确定支座型式，从表11-5或表11-6按允许负荷Q允大于实际负荷Q，选支座。 小型设备耳式支座，可支承在管子或型钢制的立柱上。 大型设备的支座往往搁在钢梁或混凝土制的基础上。, 支承式支座,用钢管、角钢、槽钢制作，或用数块钢板焊成，型式、结构、尺寸及材料JB/T 4724-92 支承式支座。,适用范围和结构：,支承式支座分A型和B型。,支承式支座的选用：,选用见标准规定，尺寸按表10-8查。 简单轻便 局部应力较大，当壳体刚度较小、壳体和支座材料差异或温度差异较大时，或壳
15、体需焊后热处理，应设置加强板。 加强板的材料应和壳体材料相同或相似。, 裙式支座,塔设备最常用裙式支座。 目前还没有标准。 各部分尺寸均需通过计算或实践经验确定。,思考题：,1、卧式容器和立式容器的支座有哪几种？ 2、双鞍座卧式容器支座位置按哪些原则确定？,一、容器的开孔与补强,容器为什么要开孔？ 工艺、安装、检修的要求。 开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续，形成高应力集中区。,第三节 容器的开孔与附件,峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，以保证容器安全运行。,开孔的形状：,应力集中和开
16、孔形状有关，圆孔的应力集中程度最低。, 开孔补强的设计与补强结构,在开孔附近区域增加补强金属，提高器壁强度，满足强度设计要求。 容器开孔补强的形式分为整体补强和补强圈补强,1整体补强,增加整个壳体的厚度，或用全焊透将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊，降低开孔附近的应力。应力集中的局部性，除非制造或结构需要，一般不把整个容器壁加厚。,2补强圈补强,开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。 补强圈与器壁搭接，材料相同，补强圈尺寸参照标准确定，或等面积补强。 为方便焊接，外面单面补强。 检验紧密性，M10螺孔通入压缩空气。,补强圈搭焊结构的使用范围：,GB150用补强圈结构补强时，规定： 钢材的标准抗拉强度下限值sb540MPa； 补强圈厚度小于或等于1.5dn； 壳体名义厚度dn38mm。, 允许开孔的范围,筒体及封头开孔最大直径不允许超过： （1） 圆筒Di1500mm，开孔最大直径d1/2Di，且d520mm；圆筒Di1500
