化工设备机械基础 教学课件 作者 郭建章 马迪 主编第十七章压力容器零部件.ppt

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1、化工设备机械基础制作与设计徐龙贵第十七章压力容器零部件主要内容：法兰支座容器开孔与补强压力容器附件法兰连接的结构及密封原理§17-1法兰1.法兰连接系统的组成图17-1法兰连接结构示意法兰是一个组合件，有一对法兰、数个螺栓和一个垫片所组成2.法兰连接的密封原理密封原理当压力介质通过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力降时，介质就被密封住图17-2螺栓法兰连接结构1-螺栓2-垫片3-法兰螺栓法兰连接的整个工作过程：图6-2（a）尚未预紧工况、（b）预紧工况、（c）操作工况（a）尚未预紧工况将上、下法兰压紧面和垫片的接触处的微观尺寸放大，表

2、面是凹凸不平的，这就是流体泄漏的通道。（a）尚未预紧工况图17-3密封机理图（b）预紧工况（无内压）拧紧螺栓，螺栓力通过法兰压紧面作用到垫片上。垫片产生弹性或屈服变形，填满凹凸不平处，堵塞泄漏通道，形成初始密封条件。形成初始密封条件时垫片单位面积上所需的最小压紧力，称为“预紧密封比压”，单位为MPa。在预紧工况下，如垫片单位面积上所受的压紧力小于比压力y，介质即发生泄漏。引入概念1“预紧比压y”（b）预紧工况图17-3密封机理图y值仅与垫片材料、结构与厚度有关。7通入介质压力上升密封比压下降导致垫片弹性压缩变形部分产生回弹，使压紧面上的密

3、封比压力仍能维持一定值以保持密封性能。为保证在操作状态时法兰的密封性能而必须施加在垫片上的压应力，称为操作密封比压。操作密封比压往往用介质计算压力的m倍表示，m称为“垫片系数”。引入概念2“操作密封比压”（c）操作工况（c）操作工况图17-3密封机理图法兰连接类型1.整体法兰对焊法兰有一个锥形的颈脖，故又称高（长）颈法兰。法兰受力后会使容器产生附加弯曲应力。适用于较高温度、压力及有毒、易燃易爆的场合。图17—4整体法兰平焊法兰结构简单广泛用于温度、压力不太高的场合2.松式法兰活套法兰—法兰松套在凸缘或翻边上，未与壳体有效地连成一体，它对设

4、备或管道不产生附加压力。适用于有色金属和非金属及管道的连接。螺纹法兰—法兰对壳体的附加应力小，常用于小口径的高压管道的连接图17-5活套法兰法兰密封面选择1、平面型密封面优点：结构简单，加工方便。缺点：是接触面积大，需要的预紧比压大，预紧时垫片易挤出，密封性能较差。主要用于戒指无毒、压力较低、尺寸较小对的场合。（a）平面型图17-6法兰密封面2、凹凸型压紧面由一个凹面和一个凸面配合组成。垫片放凹面中。优点：便于对中，能防垫片挤出。可用在较高压场合（b）凹凸型图17-6法兰密封面3、榫槽型压紧面一榫一槽密封面组成，优点是对中性好，密封预紧压

5、力小，垫片不易挤出，不受介质冲刷，用于易燃易爆密封要求高处。缺点是更换较困难，榫易损坏。注意：应使固定在设备上的法兰为槽面,可拆下部分的法兰为榫面。（b）榫槽型图17-6法兰密封面垫片选择非金属垫—常有材料有橡胶、石棉橡胶、聚四氟乙烯等2.金属垫—高温高压时，采用金属垫，常用材料有铝、铜、软钢、铬钢、不锈钢等3.金属-非金属垫片—常用的组合垫片有金属包垫片和缠绕垫片适当的垫片变形和回弹能力是形成密封的必要条件。最常用的垫片分为非金属、金属、非金属-金属组合垫法兰刚度刚度不足：过大的翘曲变形密封失效的主要原因之一提高法兰刚度的措施:(问答题

6、)增加法兰厚度；减小螺栓力作用的力臂(即缩小中心圆直径)；增大法兰盘外径。法兰标准中国压力容器法兰标准为JB/T4700~4707《压力容器法兰》，现在的标准号为JB/T4700~4707-2000.分为三类：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰。中国管法兰标准主要有GB9112~9125《钢制管法兰》，机械行业标准JB/T74~90《管路法兰和垫片》以及化工行业标准HG20592~20635《钢制管法兰、垫片、紧固件》等选择法兰的主要参数公称压力（PN）公称直径（DN）§17-2支座容器的支座用来支撑容器重量，并将其固定在需要的位置

7、上。在某些情况下，支座还要承受操作时设备的振动、地震力及风载荷等卧式支座支座立式支座耳式支座支承式支座裙式支座鞍式支座广泛用于换热器、贮槽等卧式容器分为带鞍板、不带鞍板A型-轻型；B型-重型地板螺栓孔分为F型（圆孔），S型（长圆孔）卧式容器支座立式容器支座立式容器支座主要有耳式支座、支承式支座和裙式支座四种。中小型容器常采用前两种支座，高大的塔设备则广泛采用裙式支座。1、耳式支座2、支承式支座3、裙式支座多用于高大的立式容器，特别是塔器§17-3容器开孔与补强开孔补强的原因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

8、器壁的强度，出现不连续，形成高应力集中区,因此，常需对容器开孔处进行补强处理。(如补衣服)补强方法和常用补强结构1.补强方法：局部补强和整体补强2.补强结构（1）补强圈补强结构简单，制造方便，