法蘭連接及容器裙座的介紹

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1、1 第 十 章 法 蘭 連 接第 一 節(jié) 壓 力 容 器 法 蘭 連 接u壓 力 容 器 的 法 蘭 連 接 ；u管 法 蘭 連 接 。 2 一 、 法 蘭 連 接 的 密 封 原 理 3 u 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

2、 最 低 比 壓 。 4 二 、 法 蘭 連 接 受 力 分 析 1、 法 蘭 所 受 外 力 5 2、 法 蘭 在 外 力 偶 矩 作 用 下 的 變 形 和 內(nèi) 力 6 u例 如 ： 分 離 松 節(jié) 油 和 蒎 烯 的 分 離 塔 ， 真空 操 作 ， 700mmH g， 平 型 壓 緊 面 ， 由 于 剛度 不 足 使 法 蘭 翹 曲 造 成 密 封 失 效 。 7 3、 通 過 分 析 得 出 如 下 的 幾 點 結(jié) 論 ： （ 1） 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

3、 尺 寸 是 影 響 螺 栓 力 和 法 蘭 力 矩 大 小 的 主 要 因素 之 一 。（ 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 。（ 3） 對 法 蘭 強 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 度 大 小 的

4、 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 強度 會 有 比 增 加 法 蘭 盤 厚 度 更 好 的 效 果 。 （ 4） 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 ，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)1、 類 型u 甲 型 平 焊 法 蘭 9 乙 型 平 焊

5、 法 蘭 10 長 頸 對 焊 法 蘭 11 18 2、 結(jié) 構(gòu) 法 蘭 密 封 面 形 式（ 1） 平 面 型 密 封 面 ： （ a） （ b） ；（ 2） 凹 凸 型 密 封 面 ： （ c） ；（ 3） 榫 槽 型 密 封 面 ： （ d） ； 12 19 （ 一 ） 平 面 型 密 封 面 壓 緊 面 是 光 滑 的 ， （ b）形 式 有 三 角 形 斷 面 的 溝 槽 。適 用 于 公 稱 壓 力 P 2.5Mpa，廣 泛 應(yīng) 用 于 P 0.6Mpa, 壓 緊面 的 寬 度 ： 壓 力 容 器 法 蘭 ：20 60mm， 管 法 蘭 ： 1020mm。 13 20 (二 )凹

6、凸 型 密 封 面 在 凹 型 面 內(nèi) 放 置 墊片 ， 其 優(yōu) 點 是 便 于 對中 ， 能 夠 防 止 軟 質(zhì) 墊片 的 擠 出 ， 而 且 比 平行 面 窄 ， 容 易 壓 緊 。最 大 DN=3000mm, PN6.4 Mpa 14 （ 三 ） 榫 槽 型 密 封 面 榫 槽 法 蘭 由 一 個 榫面 和 一 個 槽 面 組 成 ， 墊片 放 在 槽 內(nèi) ， 由 于 壓 緊面 積 小 ， 墊 片 又 受 到 槽的 阻 擋 ， 不 會 從 周 邊 擠出 ， 容 易 獲 得 較 好 的 密封 效 果 。u主 要 用 于 ： 易 燃 ， 易爆 ， 有 毒 介 質(zhì) 的 場 合 ，當(dāng) PN=20

7、Mpa, 可 用 到DN=800 mm 15 法 蘭 連 接 是 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 廣 泛 使 用 的 連 接 方 法 。當(dāng) 前 ， 國 內(nèi) 外 均 已 將 法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) 化 。 我 國 實 施 的 法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) ： JB4701 2000 甲 型 平 焊 法 蘭 ； JB4702 2000 乙 型 平 焊 法 蘭 ； JB4703 2000 長 頸 對 焊 法 蘭 ； JB/T84 94 凹 凸 面 對 焊 環(huán) 板 式 松 套 鋼 制 法 蘭 ； JB/T85 94 翻 邊 板 式 松 套 鋼 制 法 蘭 。法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) 16 u 法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) 中 所 含 內(nèi) 容 : 技 術(shù) 條

8、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 3 PN 2 DN 1法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) 17 公 稱 直 徑 DN1.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 一 個 圓 整 數(shù) 值 。 例 如 ： DN100， 具 體 尺 寸 為 ： 108 3.5， 108 4， 108 4.5， （ 摘 ： GB8163 87， 熱 軋 鋼 管 ）

9、 DN100， (4 inch) 114 4， （ 摘 ： GB3091 82， GB3092 82， 水 、 煤 氣 輸 送 鋼 管 ）2.化 工 容 器 及 設(shè) 備 法 蘭 ： 其 公 稱 直 徑 為 設(shè) 備 內(nèi) 徑 DN 300 4000mm 小 直 徑 設(shè) 備 常 用 無 縫 鋼 管 制 造 。 18 公 稱 壓 力 PN 法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) 中 所 列 的 能 夠 承 受 的 公 稱 壓 力 PN， 是 以 法 蘭 材質(zhì) 為 16MnR時 計 算 而 得 ， 操 作 溫 度 為 ： 200 。 19 第 二 節(jié) 管 法 蘭 連 接 20 一 、 管 法 蘭1、 管 法 蘭 類 型 與 密

10、 封 面 型 式 21 2、 管 法 蘭 的 標(biāo) 記 方 法 22 23 3、 墊 片 材 料 類 型 及 選 擇u 選 用 墊 片 的 原 則 ： (1)耐 腐 蝕 ， 不 污 染 介 質(zhì) ； （ 2） 具有 良 好 的 變 形 能 力 和 回 彈 能 力 ； （ 3） 有 一 定 的 機 械 強 度和 適 當(dāng) 的 柔 軟 性 ； （ 4） 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 23 第 二 節(jié) 檢 查 孔 為 了 檢 查 壓 力 容 器 在 使 用 過 程 中是 否 產(chǎn) 生 裂 紋 、 變 形 、 腐

11、蝕 ， 以及 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 ： 支 承 容 器 的 設(shè) 備 重 量

12、 ， 固 定 設(shè) 備 于 工 藝 設(shè) 計 位 置 ， 支 承 操 作 引 起 的 振 動 ， 承 受 地 震 載 荷 和 風(fēng) 載 荷 。容 器 支 座 類 型 ： 立 式 容 器 支 座 ， 臥 式 容 器 支 座 ， 球 形 容 器 支 座 。 29 （ 1） 臥 式 容 器 支 座 30 一 、 臥 式 容 器 支 座 類 型 圖 臥 式 容 器 支 座臥 式 容 器 的 支 座有 鞍 座 、 圈 座 和支 腿 。 小 型 的 設(shè)備 采 用 支 腿 ， 而因 為 自 身 的 重 量可 能 造 成 嚴(yán) 重 撓曲 的 薄 壁 容 器 可采 用 圈 座 。 31 鞍 座 有 焊 制 和 彎 制

13、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 。1、 鞍 座 中 心 線 至 圓 筒 體 端 部 的 距 離 A小 0.2L。 其 中 ， L為 圓 筒 體 長 度 (兩 封 頭 切 線 間 距 離 )， A為 鞍 座 中 心 線 至 圓 筒 體 端 部 的 距 離 。2、 當(dāng) 鞍 座 鄰 近 封 頭 時 ， 則 封 頭 對 支 座 處 筒 體

14、有 加 強 剛 性 的 作 用 。 因 此 ， 在 滿 足 A0.2L時 ， 盡 量 使 A0.5Ri(Ri為 筒 體 內(nèi) 半 徑 )。 34 三 、 鞍 座 的 選 擇 搭 配 臥 式 容 器 由 于 溫 度和 載 荷 變 化 等 原 因 使 容器 產(chǎn) 生 了 軸 向 移 動 ， 如果 支 座 都 是 固 定 式 的 ，由 于 自 由 伸 縮 受 阻 使 容器 器 壁 中 可 能 引 起 過 大的 附 加 應(yīng) 力 ， 所 以 雙 鞍座 式 中 的 一 個 鞍 座 為 固定 支 座 ， 另 一 個 為 活 動支 座 。 圖 3-15 滾 動 支 座 35 四 、 筒 體 的 應(yīng) 力 計 算 與

15、 校 核 對 于 臥 式 容 器 除 了 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 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 行 強 度 或 穩(wěn) 定 性 校 核 。 36 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 ，但 使 鞍 座 變 得 笨 重 ， 過 分 的 減 小包 角 ， 使 容 器 容 易 從 鞍 座 上 傾倒 ， 所 以 一

16、 般 =120 150度 。鞍 座 寬 度 b的 大 小 ， 一 邊 決 定 于設(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 板 的 鞍 座 38 立 式 設(shè) 備 支 座（ 1） 懸 掛 式 支 座 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 是 簡 單 、 輕 便 ， 但易 產(chǎn) 生 較 大 的 局 部 應(yīng) 力 ， 如 圖 示 。 懸 掛 式 支 座 標(biāo)

17、 準(zhǔn) 分 為A型 和 B型 兩 個 類 型 。 圖 懸 掛 式 支 座 39 40 41 （ 2） 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 成如 圖 示 。 圖 4-3-14 支 承 式 支 腳 圖 4-3-15 支 承 式 支 座 a.荷 重 4t 42 （ 3） 圓 筒 形 裙 座圖 4-3-16 圓 筒 形 裙 座 43 3 球 形 容 器 支 座（ 1） 柱 式 支 座 ： 赤 道 正 切 柱 式 支 座 ， （ a） V型 支 座 ， （ b） 三 柱 匯 一 型 支 座 ， （ c） 圖 4-3-18 球 形 容 器 支 座 44 45 （ 2） 裙 式 支 座 裙 式 支 座 ， 圖 ， 半 埋 式 支 座 ， 圖 ， 高 架 式 支 座 ， 圖 。 圖 裙 式 支 座 圖 半 埋 式 支 座 圖 高 架 式 支 座