化工设备机械基础(第四版)第6章 容器零部件ppt课件.ppt

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1、第6章容器零部件第一节、法兰连接第二节、容器支座第三节、容器的开孔补强第四节、容器附件在石油、化工设备和管道中，由于生产工艺的要求，或者为制造、运输、安装、检修方便，常采用可拆卸的联接结构。常见的可拆卸结构有法兰联接、螺纹联接和承插式联接。采用可拆卸联接之后，确保接口密封的可靠性，是保证化工装置正常运行的必要条件。由于法兰联接有较好的强度和紧密性，适用的尺寸范围宽，在设备和管道上都能应用，所以应用最普遍。但法兰联接时，不能很快地装配与拆卸，制造成本较高。设备法兰与管法兰均已制定出标准。在很大的公称直径和公称压力范围内，法兰规格尺寸都可以从标准中查到，只有少量超出标准

2、规定范围的法兰，才需进行设计计算。第一节、法兰连接法兰联接结构是组合件，是由一对法兰、若干螺栓、螺母和一个垫片所组成。在实际应用中，压力容器由于联接件或被联接件的强度破坏所引起法兰密封失效是很少见的，较多的是因为密封不好而泄漏。故法兰联接的设计中主要解决的问题是防止介质泄漏。1.法兰连接结构与密封原理1).法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于密封面之间的垫片压紧。施加于单位面积上的压力（压紧应力）必须达到一定的数值才能使垫片变形而被压实，密封面上由机械加工形成的微隙被填满，形成初始密封条件。所需的这个压紧应力叫垫片密封比压力，单位为MPa。密封比压力主要决定于垫片材质。

3、法兰密封原理2).当设备或管道在工作状态时，介质内压形成的轴向力使螺栓被拉伸，法兰密封面沿着彼此分离的方向移动，降低了密封面与垫片之间的压紧应力。如果垫片具有足够的回弹能力，使压缩变形的回复能补偿螺栓和密封面的变形，而使预紧密封比压值至少降到不小于某一值(这个比压值称为工作密封比压)，则法兰密封面之间能够保持良好的密封状态。反之，垫片的回弹力不足，预紧密封比压下降到工作密封比压以下，甚至密封处重新出现缝隙，则此密封失效。法兰密封原理3).因此，为了实现法兰联接处的密封，必须使密封组合件各部分的变形与操作条件下的密封条件相适应，即使密封元件在操作压力作用下，仍然保持一

4、定的残余压紧力。为此，螺栓和法兰都必须具有足够大的强度和刚度，使螺栓在容器内压形成的轴向力作用下不发生过大的变形。法兰密封原理预紧密封比压：形成初始密封条件时在垫片单位面积上受到的压紧力；工作密封比压：一个已经形成初始密封条件的法兰连接，在通入介质后为了不使介质泄漏，在密封面与垫圈之间所必须保留下来的最低比压。2.法兰的结构与分类按接触面分类：窄面法兰宽面法兰平焊法兰（图(a)、(b)）法兰盘焊接在设备筒体或管道上，制造容易，应用广泛，但刚性较差。法兰受力后，法兰盘的矩形截面发生微小转动，见下图，与法兰相联的筒壁或管壁随着发生弯曲变形。于是在法兰附近筒壁的截面上，将

5、产生附加的弯曲应力。所以平焊法兰适用的压力范围较低（PN<4.0MPa）；对焊法兰（图(c)）对焊法兰又称高颈法兰或长颈法兰。颈的存在提高了法兰的刚性，同时由于颈的根部厚度比筒体厚，所以降低了根部的弯曲应力。此外，法兰与筒体（或管壁）的联接是对接焊缝，比平焊法兰的角焊缝强度好，故对焊法兰适用于压力、温度较高或设备直径较大的场合。松式法兰(活套法兰)的特点是法兰未能有效地与容器或管道连接成一整体，不具有整体式连接的同等强度，如上图所示。由于法兰盘可以采用与设备或管道不同的材料制造，因此这种法兰适用于铜制、铝制、陶瓷、石墨及其非金属材料的设备或管道上。另外，这种法兰受力

6、后不会对筒体或管道产生附加的弯曲应力，这也是它的一个优点，但一般只适用于压力较低的场合。任意式法兰其整体性介于整体法兰和松式法兰之间，包括未焊透的焊接法兰。圆形法兰是最常见的，方形法兰有利于把管子排列紧凑，椭圆形法兰通常用于阀门和小直径的高压管子上。螺栓预紧力是影响密封的一个重要因素。预紧力必须使垫片压紧并实现初始密封条件。同时，预紧力也不能过大，否则将会使垫片被压坏或挤出。由于预紧力是通过法兰密封面传递给垫片的，要达到良好的密封，必须使预紧力均匀地作用于垫片。因此，当密封所需要的预紧力一定时，采取增加螺栓个数、减小螺栓直径的办法对密封是有利的。对角紧螺丝有利于提高

7、密封性能。3.影响法兰密封的因素(1).螺栓预紧力法兰联接的密封性能与密封面型式有直接关系，所以要合理选择密封面的形状。法兰密封面型式的选择，主要考虑压力、温度、介质。(2).压紧面(密封面)名称特点说明突面（RF）表面是一个光滑的平面，也可车制密纹水线。密封面结构简单，加工方便，且便于进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片接触面积较大，预紧时垫片容易往两边挤，不易压紧。凹凸面（MFM）密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放置垫片，能够防止垫片被挤出，故可适用于压力较高的场合。榫槽面(TG)密封面是由榫和槽所组成的，垫片置于槽中，不会被挤动。垫片可以较窄