压力容器零部件设计2法兰设计

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1、压力容器零部件设计主要内容一、开孔补强二、法兰设计三、卧式容器支座四、立式容器支座概述压力容器的主体构件:筒体、封头、开孔接管等.由于制造、安装、运输、检修及操作工艺等方面的要求，容器的零部件常做成可拆连接，然后再组合。可拆连接的基本要求（1）足够的刚度及连接件间的压紧力。保证操作中介质不泄漏。（2）足够的强度。本身具有足够的强度，不能削弱整体结构强度；（3）能耐腐蚀。能正常工作和多次迅速拆装。（4）成本低廉。适合大批量生产。概述压力容器的零部件：法兰、支座、人孔、手孔、安全阀，等。其中法兰就是典型的可拆连接。零部件都标准化，如法兰：JB4

2、700～4707—92，支座：JB/T47**—92二、法兰设计重点内容:法兰的密封原理、影响密封的主要因素法兰的标准容器法兰的类型、设计步骤管法兰的类型、设计步骤法兰连接的组成：1、被连接件——法兰对（关键部件，提供密封面和螺栓孔。）2、连接件——螺栓、螺母3、密封元件——垫片(圈)思考？？？？？？？法兰连接最基本的要求是什么?法兰连接的失效形式是什么?密封法兰连接最基本的要求：密封可靠。密封原理分为：1）强制密封（中低压）：把螺栓产生的压紧力通过法兰密封面（压紧面）传递给垫片，使垫片产生足够的弹塑性变形，从而将法兰压紧面间凹凸不平的缝隙

3、填满压实，达到密封的目的。2）自紧密封（高压）：依靠容器内介质的压力压紧密封元件，使密封面获得很大的压紧力，在密封口产生较大的密封比压，达到密封目的。泄漏法兰连接的失效形式：泄漏。泄漏途径：①垫圈渗漏，②密封面泄漏（为主）防止泄漏方法：①采用不渗透性材料或有填充剂堵塞多孔性材料的孔隙；②提高法兰刚度、密封面平直度、表面粗糙度、密封面与法兰中心线的垂直度，避免径向凹痕。影响密封的主要因素：1、螺栓预紧力：大小合适、分布均匀2、垫圈性能:变形能力和回弹能力(弹性、塑性)3、密封面型式和表面性能：平直度、表面粗糙度精度、密封面与法兰中心轴线垂直同

4、心。4、法兰刚度：产生翘曲变形。增大法兰厚度，减小螺栓力作用的力臂，增大法兰盘外径。5、操作条件：压力、温度、介质的物理化学性质法兰设计的重要概念1、预紧密封比压：预紧时(无内压），迫使垫片变形与压紧面密合，形成初始密封条件。此时在垫片单位面积上的压紧力。（也称最小压紧应力MPa）法兰设计的重要概念2、工作密封比压：操作时(有内压），压紧力减小，垫片具有足够的回弹能力，回复的变形能够补偿螺栓和密封面的变形，此时预紧密封比压下降到正常工作的最小值。（MPa）3、垫片系数：操作时(有内压），达到紧密不漏，垫片上所必须维持的最小比压与介质压力P的

5、比值。密封面型式①平面型②凹凸型③榫槽型④梯形槽①平面型优点：结构简单、加工方便，便于防腐衬里，应用广泛。缺点：密封面与垫圈接触面大，不易对中，垫圈易伸展，密封性较差。适用：低压和无毒介质。②凹凸型优点：便于对中，垫圈放在凹面不易挤出，密封面窄比压大。缺点：加工量大适用：压力稍高③榫槽型优点：密封面窄，不与介质接触，缺点：拆卸难，垫圈不易清理适用：压力更高，密封要求严④梯形槽：与椭圆型或八角型金属垫圈配用。特点：槽的锥面与垫圈成线（或窄面）接触密封。适用：温度、压力有波动，介质渗透性密封面的选用原则首先必须保证密封可靠，然后力求加工容易，装

6、配方便、成本低。垫圈（垫片）垫圈是法兰连接的核心，密封效果的好坏主要取决于垫圈的密封性能。垫圈材料的要求：耐介质腐蚀、不与操作介质发生化学反应，不污染产品和环境，具有良好的弹性，有一定的机械强度和适当的柔软性，在工作温度和压力下不易变质（硬化、老化、软化）。垫圈的类型压力容器法兰及管法兰采用的密封垫圈，根据所用材料有哪几种类型？垫圈的类型1）非金属垫圈：（适用于P<6MPa,T<450度）材料：橡胶垫、石棉橡胶垫、聚四氟乙烯垫和膨胀（或柔性）石墨垫。断面为矩形或O形。2）金属垫圈：（适用于P>6.4MPa,T>350度）材料：软铝、钢、纯铁

7、、软钢、铬钢和不锈钢。断面有矩形、波纹形、齿形、椭圆形和八角形。3）金属—非金属组合垫圈：兼容了前二者的优点，提高了耐蚀性、耐热性和密封性能，适用于较高的压力和温度形式：金属包垫片、金属缠绕垫片和带骨架的非金属垫片。垫圈的选择垫圈的结构形式、材料和尺寸，标准化。选择依据：介质的腐蚀性、操作温度和压力，考虑价格低廉、制造容易和更换方便。高温高压：金属垫圈中温中压：金属与非金属组合式或非金属中、低压：多用非金属高真空或深冷：金属垫圈法兰的类型1）压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、法兰与管板。2）管法兰：管道之间连接。思考：两类法兰作用相

8、同，外形相同，能互换吗？为什么？思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？为什么？答：不能。因为：压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的内径；而管法兰的公称直径是与其连接