化工设备机械基础》第2版董大勤编着课件《法兰与支座

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1、第十二章法兰联接联接件强度破坏很少见，多是密封不好而泄漏。设计中要防止介质泄漏。12.1压力容器法兰一、法兰密封原理1、组成2、密封原理1）、预紧工况初始密封条件：压紧应力达到一定数值使垫片变形，密封面上微隙被填满，形成初始密封条件预紧密封比压：形成初始密封条件时垫圈单位面积上的压紧力密封比压主要决定于垫片材质垫片材质确定后，垫片越宽，为保证密封比压，预紧力越大，螺栓和法兰尺寸也越大垫片不应过宽2）、操作工况工作密封比压: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，当垫圈上的比压下

2、降到某一临界值时，回弹不足，介质发生泄漏，这一临界值称为工作密封比压。3)、法兰密封条件预紧时：垫圈单位面积上的压紧力不小于预紧密封比压工作时：垫圈单位面积上的压紧力高于工作密封比压3、法兰的失效形式：界面泄漏和渗透泄漏二、法兰结构与分类1、按接触面形式分窄面法兰宽面法兰2、按整体性程度分松式法兰整体法兰任意式法兰整体法兰松式法兰三、影响密封的主要因素1、法兰密封面型式2、螺栓预紧力3、垫片4、法兰刚度5、操作条件平面型凹凸面形榫槽面型结构简单，加工方便，便于进行防腐衬里。接触面积大，预紧时垫片

3、容易往两边挤，不易压紧。防止垫片被挤出，适用于压力较高。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。锥形密封面　　　　　　　梯形槽密封面密封面型式选择，主要考虑压力、温度、介质法兰的翘曲变形增加法兰厚度可增加其强度增加与法兰连接处的器壁厚度可增加其刚度尽可能减小螺栓孔中心圆直径垫片垫片是法兰密封的基础垫片适当变形和回弹能力是形成密封的必要条件。垫片分类：非金属、非金属与金属

4、混合制的垫片、金属垫片材料的选择：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。非金属垫片：材料：橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。特点：柔软，但耐温度和压力性能较金属垫片差适用：只适用于常、中温和中、低压设备和管道金属垫片：材料：要求软韧，一般不要求强度高，常用软铝、紫铜、铁(软钢)、蒙耐尔合金（含Ni67％，Cu30％，Cr4～5％)钢等适用：主要用于中、高温和中、高压法兰密封金属与非金属混合制垫片：用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni9等）将非金属包起来；薄低碳

5、钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕制而成。金属包垫片缠绕垫片四、容器法兰标准1、类型与结构甲型平焊法兰（JB5701-92)乙型平焊法兰（JB5702-92)长颈对焊法兰（JB5703-92)带衬环厚度更大的颈，刚性大。更高压力范围(0.6MPa～6.4MPa)更高直径范围(300mm～2000mm)，适用温度范围为-20℃～450℃。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。2、尺寸系列两个基本参数按公称压力分为七个等级0.25

6、、0.60、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4公称直径公称压力公称直径与公称压力由法兰标准确定法兰尺寸的依据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。压力容器法兰公称直径同压力容器例如DN1000mm的压力容器，应当配用DN1000mm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PN0.6MPa法兰，用16MnR制造的，

7、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，最大允许操作压力低于公称压力。材料由16MnR改为15MnVR，机械性能优于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。3、标准中法兰尺寸的确定4、最大允许工作压力5、容器法兰的确定材料温度法兰形式垫片16M

8、nR200℃公称压力的确定：选配法兰按照设计压力小于最大允许工作压力确定公称压力为操作温度300℃，设计压力0.6MPa的容器选配法兰（确定公称压力）。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。7、法兰标记法兰C-T800-1.6JB/T4702-2000公称压力1.6MPa，公称直径800mm的衬环榫槽密封面乙型平焊法兰的榫面法兰选配法兰步骤1、根据公称直径和设计压力，先初选法兰结构类型2、根据设计压力、设计温度、法兰材料，确定法兰公称压力3、根据公