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1、法蘭連接,法蘭聯(lián)接(flange,joint):由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成。法蘭聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接。 原理:墊片放在兩法蘭密封面之間,擰緊螺母后,墊片表面上的比壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形,并填滿密封面上凹凸不平處,使聯(lián)接嚴(yán)密不漏。 性能:較好的強度和密封性,結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,可多次重復(fù)拆卸,應(yīng)用較廣 。 失效形式:主要表現(xiàn)為泄漏,泄漏量控制在工藝和環(huán)境允許的范圍內(nèi)。,,一、法蘭的分類,按所聯(lián)接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。 按結(jié)構(gòu)型式分,有整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭。 這里重點介紹整體法蘭,常見的整體法蘭有平焊法蘭及對焊法蘭。,左上一圖為連接塔節(jié)與塔節(jié)的容器法蘭左上二圖為連接接
2、管的管法蘭右下一圖為連接封頭與筒體、管箱與筒體的容器法蘭右下二圖為管法蘭,,平焊法蘭:通過角焊縫直接與設(shè)備或管道焊接的一種法蘭。其結(jié)構(gòu)簡單,加工方便。(1)、用在容器上又分甲型平焊法蘭和乙型平焊法蘭。甲型平焊法蘭直接與容器焊接,其解焊縫尺寸較小或不開坡口焊接,不能保證法蘭與容器同時受力;乙型平焊法蘭附有一段較厚的短節(jié),法蘭與短節(jié)的焊接質(zhì)量可靠,能保證法蘭與容器同時受力。平焊法蘭廣泛用于中、低壓容器和管道的連接。對焊法蘭又稱高頸法蘭剛性較大,適用于壓力溫度較高的場合,圖(f)為甲型平焊法蘭 圖(g)為乙型平焊法蘭 圖(e)為法蘭,,(2)、用在接管上又有板式平焊法蘭、帶頸平焊法蘭和帶頸對焊法蘭三
3、種類型。,板式平焊法蘭:由于法蘭直接與鋼管焊接,法蘭盤在操作時受力狀態(tài)差,易發(fā)生形變。適用于低壓場合。 帶頸平焊法蘭:由于增加了一厚壁的短節(jié)法蘭頸,因此增加了法蘭的剛度,大大減小了法蘭變形。適用于中、低壓場合。 帶頸對焊法蘭:其頸更長,又稱高頸法蘭,與管子之間采用的是對焊連接,受焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力集中小,能承受較高的壓力。,,板式平焊鋼制法蘭,,帶頸平焊法蘭,,帶頸對焊法蘭,,,左上一圖為法蘭端蓋右下一圖為管板法蘭右下二圖為平板法蘭,(3) 、其它形式的法蘭連接,,法蘭連接的密封,一、密封機理 泄漏途徑:滲透泄漏、界面泄漏滲透泄漏:通過墊片材料本體毛細(xì)管的滲透泄漏,除了受介質(zhì)壓力、溫度、粘度、分
4、子結(jié)構(gòu)等流體狀態(tài)性質(zhì)影響外,主要與墊片的結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)有關(guān)。 界面泄漏:沿著墊片與壓緊面之間的泄漏,泄漏量大小主要與界面間隙尺寸有關(guān)。加工時壓緊面上凹凸不平的間隙及壓緊力不足是造成“界面泄漏”的直接原因?!敖缑嫘孤笔敲芊馐У闹饕緩?。,,二、法蘭密封面的形式,法蘭的密封面主要根據(jù)工藝條件、密封口徑以及墊片等進(jìn)行選擇。 (1)、容器法蘭的形式有:平面型、凹凸面、榫槽面等其中以凹凸面、榫槽面最為常用。 (2)、管法蘭的形式有:全平面、突面、凹凸面、榫槽面和連環(huán)接面五種。前四種為常用的密封面。,,平面型密封面:是在平面上加工出幾道淺槽,其結(jié)構(gòu)簡單但墊圈沒有固定,不易壓緊。適用于壓力不高、介質(zhì)無毒
5、的場合; 凹凸密封面:是相配合的凹形和凸形密封面。安裝時便于對中,還能防止墊片被擠出。但墊片寬度較大,須較大壓緊力。適用于壓力稍高的場合,,榫槽密封面:是具有相配合的榫面和槽面的密封面,墊片較窄,放在槽內(nèi),由于受槽的阻擋,不會被擠出。很少受介質(zhì)的沖刷和腐蝕。安裝時易對中。墊片受力均勻,故密封可靠。適用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及壓力較高的重要密封。但更換墊片困難,法蘭造價較高。,,,,非金屬墊片:,橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。 柔軟 耐溫度和壓力性能較金屬墊片差。 只適用于常、中溫和中、低壓設(shè)備和管道的法蘭密封。,金屬與非金屬混合制墊片:,金屬包墊片及纏繞墊片等。 金屬包墊片用薄金屬板(鍍鋅薄鋼板、
6、0Cr18Ni9等)將非金屬包起來; 金屬纏繞墊片是薄低碳鋼帶(或合金鋼帶)與石棉帶一起繞制而成。不帶定位圈和帶定位圈。,金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能,適應(yīng)的溫度與壓力范圍較高一些。,金屬墊片:,材料一般并不要求強度高,而是要求軟韌。 常用是軟鋁、紫銅、鐵(軟鋼)、蒙耐爾合金(含Ni67,Cu30,Cr45)鋼等。 主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯(lián)接密封。,墊片材料的選擇:,根據(jù)溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕決定,同時考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。 查表10-15, 壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn),四、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用,石油、化工上用的法蘭標(biāo)準(zhǔn)有兩類, 一類是壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn) 一
7、類是管法蘭標(biāo)準(zhǔn),1平焊法蘭:,2對焊法蘭,長頸對焊法蘭有厚度更大的頸,剛性大。 更高壓力范圍(PN 0.6MPa6.4MPa)和直徑范圍(DN300mm2000mm),適用溫度范圍為-20450。,乙型平焊法蘭中DN 2000mm以下規(guī)格包括在長頸對焊法蘭的規(guī)定范圍之內(nèi)。兩者聯(lián)接尺寸和法蘭厚度一樣。DN2000mm以下的乙型平焊法蘭可用軋制長頸對焊法蘭代替,以降低成本。,平焊與對焊法蘭都有帶襯環(huán)的與不帶襯環(huán)的兩種。 當(dāng)設(shè)備是由不銹鋼制作時,采用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環(huán),可以節(jié)省不銹鋼。,3、公稱直徑與公稱壓力,根據(jù)公稱直徑與公稱壓力由法蘭標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭尺寸 壓力容器法蘭公稱直徑同壓力容器 例如DN
8、1000mm的壓力容器,應(yīng)當(dāng)配用DN 1000mm的壓力容器法蘭。,法蘭公稱壓力:,與最大操作壓力、操作溫度以及材料有關(guān)。 定義:以16MnR在200時的機械性能為基準(zhǔn)確定法蘭尺寸,在200時,它的最大允許操作壓力就認(rèn)為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。 公稱壓力PNO.6MPa法蘭,用16MnR制造的,在200時,最大允許操作壓力0.6MPa。 高于200的最大操作壓力將低于它的公稱壓力0.6MPa。 低于200仍按200確定其最高工作壓力。,材料改為Q235-A,機械性能比16MnR差,公稱壓力PN0.6MPa的法蘭,200操作,最大允許操作壓力也低于公稱壓力。 材料由16MnR改為15MnVR
9、,機械性能優(yōu)于16MnR,公稱壓力PN0.6MPa的法蘭,在200操作時,最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。 只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了,法蘭的尺寸也就確定了。,最大允許工作壓力的確定:,為操作溫度300,設(shè)計壓力0.6MPa的容器選配法蘭。 材料15MnVR按公稱壓力0.6MPa查取。 材料20R按公稱壓力1.0MPa查取尺寸。,課堂作業(yè):, 管法蘭標(biāo)準(zhǔn),同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同,不能互相代用。 管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外,還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。 管法蘭標(biāo)準(zhǔn)查選方法、步驟與壓力容器法蘭同。,GB9119.7-88外,常用標(biāo)準(zhǔn)還有:化工部
10、標(biāo)準(zhǔn)HG20592HG20602-97;中石化標(biāo)準(zhǔn)SH3406-96等。其中化工部標(biāo)準(zhǔn)中分為歐洲體系、美洲體系等,我國常用的為歐洲體系。,例11-1:塔身與封頭的法蘭。塔內(nèi)徑1000mm,操作溫度280,設(shè)計壓力0.2MPa。Q235-A。,根據(jù)操作溫度、設(shè)計壓力和所用材料,應(yīng)按公稱壓力為0.6MPa查選尺寸。 壓力不高,直徑不大,表11-2用甲型平焊法蘭、平面密封面,墊片用石棉橡膠板。 法蘭的各部尺寸從附錄表9中查, 聯(lián)接螺栓材料Q235-A,M20共36個。,思考題:,1.法蘭墊片密封的原理是什么?影響密封的因素有哪些? 2.法蘭的型式有哪些?各有什么特點? 3.法蘭密封面型式有哪些?各適
11、用什么場合? 4.常用的墊片材料有哪些?,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穩(wěn)定。 結(jié)構(gòu)型式由容器自身的型式?jīng)Q定,分: 臥式容器支座 立式容器支座 球形容器支座,第二節(jié) 容器支座, 鞍式支座,應(yīng)用最廣泛的臥式容器支座。 已有標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712-92 鞍式支座,根據(jù)容器公稱直徑和重量選用。 由橫向筋板、若干軸向筋板和底板焊接而成。在與設(shè)備連接處,有帶加強墊板和不帶加強墊板兩種結(jié)構(gòu)。,一、臥式容器的支座,臥式容器的支座有三種:鞍座、圈座、支腿,鞍座包角120或150,安放穩(wěn)定。 高度200、300、400和500mm。 寬度b根據(jù)容器公稱直徑查出。,每種型式鞍座又分
12、為固定式支座(代號F):底板上開圓形螺栓孔和滑動式支座(S) :底座開長圓形螺栓孔(安裝),鞍座的種類與安裝:,鞍座分為A型(輕型)和B型(重型),重型又分為BB五種型號。A型和B型的筋板和底板、墊板等尺寸不同或數(shù)量不同。,鞍座與筒體端部距離A確定: 當(dāng)L/D較大,且無加強圈,應(yīng)盡量利用封頭對支座處筒體的加強作用,取A0.25D; 當(dāng)筒體的L/D較小,d/D較大,或有加強圈時,取A0.2L。, 圈座,采用圈座的情況: 對于大直徑薄壁容器和真空容器,因其自身重量可能造成嚴(yán)重?fù)锨?多于兩個支承的長容器。 除常溫常壓下操作的容器外,至少應(yīng)有一個圈座是滑動支承的。, 腿式支座,簡稱支腿 連接處造成嚴(yán)
13、重的局部應(yīng)力,只適用于小型設(shè)備(DN1600、L5m)。 腿式支座的結(jié)構(gòu)型式、系列參數(shù)等參見標(biāo)準(zhǔn)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種, 高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座。, 耳式支座,簡稱耳座:墊板、筋板和支腳板。 廣泛用在反應(yīng)釜及立式換熱器等直立設(shè)備上。 簡單、輕便,但局部應(yīng)力較大。 當(dāng)設(shè)備較大或器壁較薄應(yīng)加墊板。 不銹鋼制設(shè)備,用碳鋼作支座,防止合金元素流失,也需加一個不銹鋼墊板。,已標(biāo)準(zhǔn)化JB/T 4725-92 耳式支座。 該標(biāo)準(zhǔn)分A型(短臂)和B型(長臂)(有保溫層或直接放在樓板上
14、) 每類又分帶墊板與不帶墊板兩種結(jié)構(gòu),耳式支座選用的方法:,(1)估算設(shè)備總重,算每個支座(按2個計算)的負(fù)荷Q值; (2)確定支座型式,從表11-5或表11-6按允許負(fù)荷Q允大于實際負(fù)荷Q,選支座。 小型設(shè)備耳式支座,可支承在管子或型鋼制的立柱上。 大型設(shè)備的支座往往擱在鋼梁或混凝土制的基礎(chǔ)上。, 支承式支座,用鋼管、角鋼、槽鋼制作,或用數(shù)塊鋼板焊成, 型式、結(jié)構(gòu)、尺寸及材料JB/T 4724-92 支承式支座。,適用范圍和結(jié)構(gòu):,支承式支座分A型和B型。,支承式支座的選用:,選用見標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,尺寸按表10-8查。 簡單輕便 局部應(yīng)力較大,當(dāng)殼體剛度較小、殼體和支座材料差異或溫度差異較大時,或
15、殼體需焊后熱處理,應(yīng)設(shè)置加強板。 加強板的材料應(yīng)和殼體材料相同或相似。, 裙式支座,塔設(shè)備最常用裙式支座。 目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)。 各部分尺寸均需通過計算或?qū)嵺`經(jīng)驗確定。,思考題:,1、臥式容器和立式容器的支座有哪幾種? 2、雙鞍座臥式容器支座位置按哪些原則確定?,一、容器的開孔與補強,容器為什么要開孔? 工藝、安裝、檢修的要求。 開孔后,為什么要補強? 削弱器壁的強度,出現(xiàn)不連續(xù),形成高應(yīng)力集中區(qū)。,第三節(jié) 容器的開孔與附件,峰值應(yīng)力通常較高,達(dá)到甚至超過材料屈服極限。 局部應(yīng)力較大,加之材質(zhì)和制造缺陷等, 為降低峰值應(yīng)力,需要對結(jié)構(gòu)開孔部位進(jìn)行補強,以保證容器安全運行。,開孔的形狀:,應(yīng)力集中和
16、開孔形狀有關(guān),圓孔的應(yīng)力集中程度最低。, 開孔補強的設(shè)計與補強結(jié)構(gòu),在開孔附近區(qū)域增加補強金屬,提高器壁強度,滿足強度設(shè)計要求。 容器開孔補強的形式分為整體補強和補強圈補強,1整體補強,增加整個殼體的厚度,或用全焊透將厚壁接管或整體補強鍛件與殼體相焊,降低開孔附近的應(yīng)力。 應(yīng)力集中的局部性,除非制造或結(jié)構(gòu)需要,一般不把整個容器壁加厚。,2補強圈補強,開孔周圍貼焊一圈鋼板,即補強圈。 補強圈與器壁搭接,材料相同,補強圈尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)確定,或等面積補強。 為方便焊接,外面單面補強。 檢驗緊密性,M10螺孔通入壓縮空氣。,補強圈搭焊結(jié)構(gòu)的使用范圍:,GB150用補強圈結(jié)構(gòu)補強時,規(guī)定: 鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗
17、拉強度下限值sb540MPa; 補強圈厚度小于或等于1.5dn; 殼體名義厚度dn38mm。, 允許開孔的范圍,筒體及封頭開孔最大直徑不允許超過: (1) 圓筒Di1500mm,開孔最大直徑d1/2Di,且d520mm;圓筒Di1500mm時,開孔最大直徑d1/3Di,且d1000mm; (2) 凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d1/2Di。 (3) 錐殼開孔最大直徑d1/3Di,Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。, 不需補強的最大開孔直徑,計算壁厚考慮了焊縫系數(shù),鋼板規(guī)格,殼體壁厚超過實際強度,最大應(yīng)力值降低,相當(dāng)于容器已被整體加強。 且容器開孔總有接管相連,其接管多于實際需要的壁厚也起補強作用。
18、容器材料有一定塑性儲備,允許承受不是十分過大的局部應(yīng)力,所以當(dāng)孔徑不超過一定數(shù)值時,可不進(jìn)行補強。,殼體開孔滿足全部條件,可不另行補強:,(1) 設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa; (2) 兩相鄰開孔中心的間距(對曲面間距以弧長計算)應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍; (3) 殼體名義壁厚大于12mm,接管公稱外徑小于或等于80mm;殼體名義壁厚小于或等于12mm ,接管公稱外徑小于或等于50mm (4) 接管最小壁厚滿足表11-9的要求。,二、容器的接口管與凸緣,用于裝置測量、控制儀表,或連接其他設(shè)備和介質(zhì)的輸送管道。, 接口管,焊接設(shè)備的接口管長度,鑄造設(shè)備接管可與筒體一并鑄出。 螺紋管主要用來接
19、溫度計、壓力表或液面計等,陰螺紋或陽螺紋。, 凸緣,接管長度必須很短時可用凸緣代替(又叫突出接口),凸緣本身有加強作用,不需另外補強。 當(dāng)螺柱折斷在螺栓孔中,取出較困難。 凸緣與管道法蘭配用,聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所選用的管法蘭來確定。,三、手孔與人孔,檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸內(nèi)部構(gòu)件。 手孔直徑150mm250mm,標(biāo)準(zhǔn)手孔公稱直徑有DN150和DN250兩種。 手孔結(jié)構(gòu):容器上接一短管,其上蓋一盲板。,人孔:,設(shè)備直徑超過900mm,有手孔也設(shè)人孔。 人孔的形狀有圓形和橢圓形。 橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行。 圓形人孔直徑400mm600mm,容器壓力不高或有特殊需要時,直徑可以大一些。 橢
20、圓形人孔(或稱長圓形人孔)的最小尺寸為400mm300mm。,人孔:筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄。 使用中常打開,可用快開式結(jié)構(gòu)人孔。,手孔(HG2151521527-95)和人孔(HG2152821535-95)已有標(biāo)準(zhǔn), 設(shè)計時根據(jù)設(shè)備的公稱壓力,工作溫度以及所用材料等按標(biāo)準(zhǔn)直接選用。,四、視鏡與液面計, 視鏡 觀察內(nèi)部,也可用作物料液面指示鏡。 分為不帶頸視鏡和帶頸視鏡。,不帶頸視鏡凸緣構(gòu)成,結(jié)構(gòu)簡單,不易結(jié)料,有比較寬闊的視察范圍。,當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時,則需采用帶頸視鏡。,視鏡已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,化工生產(chǎn)中常用的還有壓力容器視鏡、帶燈視鏡、帶燈有沖洗孔的視鏡、組合視鏡等。, 液面計,公稱壓力不超過0.7MPa,開長條孔,矩形凸緣或法蘭把玻璃固定在設(shè)備上。 承壓容器,一般都是將液面計通過法蘭、活接頭或螺紋接頭與設(shè)備聯(lián)接在一起。,設(shè)備直徑大,可同時用幾組液面計接管。,現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中有反射式玻璃板液面計、反射式防霜液面計、透光式板式液面計和磁性液面計。,思考題:,1、為什么壓力容器殼體上開孔尺寸較小時可不另行補強? 2、GB150-1998對壓力容器開孔的最大直徑是如何規(guī)定的?,