法蘭連接,法蘭聯(lián)接(flange，joint):由一對(duì)法蘭、一個(gè)墊片及若干個(gè)螺栓螺母組成。法蘭聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接。 原理：墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴(yán)密不漏。 性能：較好的強(qiáng)度和密封性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可多次重復(fù)拆卸，應(yīng)用較廣 。 失效形式:主要表現(xiàn)為泄漏,泄漏量控制在工藝和環(huán)境允許的范圍內(nèi)。,一、法蘭的分類,按所聯(lián)接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。 按結(jié)構(gòu)型式分，有整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭。 這里重點(diǎn)介紹整體法蘭，常見(jiàn)的整體法蘭有平焊法蘭及對(duì)焊法蘭。,左上一圖為連接塔節(jié)與塔節(jié)的容器法蘭左上二圖為連接接管的管法蘭右下一圖為連接封頭與筒體、管箱與筒體的容器法蘭右下二圖為管法蘭,平焊法蘭：通過(guò)角焊縫直接與設(shè)備或管道焊接的一種法蘭。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。(1)、用在容器上又分甲型平焊法蘭和乙型平焊法蘭。甲型平焊法蘭直接與容器焊接，其解焊縫尺寸較小或不開(kāi)坡口焊接，不能保證法蘭與容器同時(shí)受力；乙型平焊法蘭附有一段較厚的短節(jié)，法蘭與短節(jié)的焊接質(zhì)量可靠，能保證法蘭與容器同時(shí)受力。平焊法蘭廣泛用于中、低壓容器和管道的連接。對(duì)焊法蘭又稱高頸法蘭剛性較大，適用于壓力溫度較高的場(chǎng)合,圖（f）為甲型平焊法蘭 圖（g）為乙型平焊法蘭 圖（e）為法蘭,（2）、用在接管上又有板式平焊法蘭、帶頸平焊法蘭和帶頸對(duì)焊法蘭三種類型。,板式平焊法蘭：由于法蘭直接與鋼管焊接，法蘭盤(pán)在操作時(shí)受力狀態(tài)差，易發(fā)生形變。適用于低壓場(chǎng)合。 帶頸平焊法蘭：由于增加了一厚壁的短節(jié)法蘭頸，因此增加了法蘭的剛度，大大減小了法蘭變形。適用于中、低壓場(chǎng)合。 帶頸對(duì)焊法蘭：其頸更長(zhǎng)，又稱高頸法蘭，與管子之間采用的是對(duì)焊連接，受焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中小，能承受較高的壓力。,板式平焊鋼制法蘭,帶頸平焊法蘭,帶頸對(duì)焊法蘭,左上一圖為法蘭端蓋右下一圖為管板法蘭右下二圖為平板法蘭,(3) 、其它形式的法蘭連接,法蘭連接的密封,一、密封機(jī)理 泄漏途徑：滲透泄漏、界面泄漏滲透泄漏:通過(guò)墊片材料本體毛細(xì)管的滲透泄漏，除了受介質(zhì)壓力、溫度、粘度、分子結(jié)構(gòu)等流體狀態(tài)性質(zhì)影響外，主要與墊片的結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)有關(guān)。 界面泄漏:沿著墊片與壓緊面之間的泄漏，泄漏量大小主要與界面間隙尺寸有關(guān)。加工時(shí)壓緊面上凹凸不平的間隙及壓緊力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。“界面泄漏”是密封失效的主要途徑。,二、法蘭密封面的形式,法蘭的密封面主要根據(jù)工藝條件、密封口徑以及墊片等進(jìn)行選擇。 （1）、容器法蘭的形式有：平面型、凹凸面、榫槽面等其中以凹凸面、榫槽面最為常用。 （2）、管法蘭的形式有：全平面、突面、凹凸面、榫槽面和連環(huán)接面五種。前四種為常用的密封面。,平面型密封面：是在平面上加工出幾道淺槽，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但墊圈沒(méi)有固定，不易壓緊。適用于壓力不高、介質(zhì)無(wú)毒的場(chǎng)合； 凹凸密封面：是相配合的凹形和凸形密封面。安裝時(shí)便于對(duì)中，還能防止墊片被擠出。但墊片寬度較大，須較大壓緊力。適用于壓力稍高的場(chǎng)合,榫槽密封面：是具有相配合的榫面和槽面的密封面，墊片較窄，放在槽內(nèi)，由于受槽的阻擋，不會(huì)被擠出。很少受介質(zhì)的沖刷和腐蝕。安裝時(shí)易對(duì)中。墊片受力均勻，故密封可靠。適用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及壓力較高的重要密封。但更換墊片困難，法蘭造價(jià)較高。,非金屬墊片：,橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。 柔軟 耐溫度和壓力性能較金屬墊片差。 只適用于常、中溫和中、低壓設(shè)備和管道的法蘭密封。,金屬與非金屬混合制墊片：,金屬包墊片及纏繞墊片等。 金屬包墊片用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、0Cr18Ni9等）將非金屬包起來(lái)； 金屬纏繞墊片是薄低碳鋼帶(或合金鋼帶)與石棉帶一起繞制而成。不帶定位圈和帶定位圈。,金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能，適應(yīng)的溫度與壓力范圍較高一些。,金屬墊片：,材料一般并不要求強(qiáng)度高，而是要求軟韌。 常用是軟鋁、紫銅、鐵(軟鋼)、蒙耐爾合金(含Ni67，Cu30，Cr45)鋼等。 主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯(lián)接密封。,墊片材料的選擇：,根據(jù)溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕決定，同時(shí)考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。 查表10-15, 壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn),四、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用,石油、化工上用的法蘭標(biāo)準(zhǔn)有兩類， 一類是壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn) 一類是管法蘭標(biāo)準(zhǔn),1平焊法蘭：,2對(duì)焊法蘭,長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭有厚度更大的頸，剛性大。 更高壓力范圍(PN 0.6MPa6.4MPa)和直徑范圍(DN300mm2000mm)，適用溫度范圍為-20450。,乙型平焊法蘭中DN 2000mm以下規(guī)格包括在長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭的規(guī)定范圍之內(nèi)。兩者聯(lián)接尺寸和法蘭厚度一樣。DN2000mm以下的乙型平焊法蘭可用軋制長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭代替，以降低成本。,平焊與對(duì)焊法蘭都有帶襯環(huán)的與不帶襯環(huán)的兩種。 當(dāng)設(shè)備是由不銹鋼制作時(shí)，采用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環(huán)，可以節(jié)省不銹鋼。,3、公稱直徑與公稱壓力,根據(jù)公稱直徑與公稱壓力由法蘭標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭尺寸 壓力容器法蘭公稱直徑同壓力容器 例如DN 1000mm的壓力容器，應(yīng)當(dāng)配用DN 1000mm的壓力容器法蘭。,法蘭公稱壓力：,與最大操作壓力、操作溫度以及材料有關(guān)。 定義：以16MnR在200時(shí)的機(jī)械性能為基準(zhǔn)確定法蘭尺寸，在200時(shí)，它的最大允許操作壓力就認(rèn)為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。 公稱壓力PNO.6MPa法蘭，用16MnR制造的，在200時(shí)，最大允許操作壓力0.6MPa。 高于200的最大操作壓力將低于它的公稱壓力0.6MPa。 低于200仍按200確定其最高工作壓力。,材料改為Q235-A，機(jī)械性能比16MnR差，公稱壓力PN0.6MPa的法蘭，200操作，最大允許操作壓力也低于公稱壓力。 材料由16MnR改為15MnVR，機(jī)械性能優(yōu)于16MnR，公稱壓力PN0.6MPa的法蘭，在200操作時(shí)，最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。 只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，法蘭的尺寸也就確定了。,最大允許工作壓力的確定：,為操作溫度300，設(shè)計(jì)壓力0.6MPa的容器選配法蘭。 材料15MnVR按公稱壓力0.6MPa查取。 材料20R按公稱壓力1.0MPa查取尺寸。,課堂作業(yè)：, 管法蘭標(biāo)準(zhǔn),同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，不能互相代用。 管法蘭的型式除平焊、對(duì)焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。 管法蘭標(biāo)準(zhǔn)查選方法、步驟與壓力容器法蘭同。,GB9119.7-88外，常用標(biāo)準(zhǔn)還有：化工部標(biāo)準(zhǔn)HG20592HG20602-97；中石化標(biāo)準(zhǔn)SH3406-96等。其中化工部標(biāo)準(zhǔn)中分為歐洲體系、美洲體系等，我國(guó)常用的為歐洲體系。,例11-1：塔身與封頭的法蘭。塔內(nèi)徑1000mm，操作溫度280，設(shè)計(jì)壓力0.2MPa。Q235-A。,根據(jù)操作溫度、設(shè)計(jì)壓力和所用材料，應(yīng)按公稱壓力為0.6MPa查選尺寸。 壓力不高，直徑不大，表11-2用甲型平焊法蘭、平面密封面，墊片用石棉橡膠板。 法蘭的各部尺寸從附錄表9中查， 聯(lián)接螺栓材料Q235-A，M20共36個(gè)。,思考題：,1.法蘭墊片密封的原理是什么？影響密封的因素有哪些？ 2.法蘭的型式有哪些？各有什么特點(diǎn)？ 3.法蘭密封面型式有哪些？各適用什么場(chǎng)合？ 4.常用的墊片材料有哪些？,概述：,容器支座：支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。 結(jié)構(gòu)型式由容器自身的型式?jīng)Q定，分： 臥式容器支座 立式容器支座 球形容器支座,第二節(jié) 容器支座, 鞍式支座,應(yīng)用最廣泛的臥式容器支座。 已有標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712-92 鞍式支座，根據(jù)容器公稱直徑和重量選用。 由橫向筋板、若干軸向筋板和底板焊接而成。在與設(shè)備連接處，有帶加強(qiáng)墊板和不帶加強(qiáng)墊板兩種結(jié)構(gòu)。,一、臥式容器的支座,臥式容器的支座有三種：鞍座、圈座、支腿,鞍座包角120或150，安放穩(wěn)定。 高度200、300、400和500mm。 寬度b根據(jù)容器公稱直徑查出。,每種型式鞍座又分為固定式支座（代號(hào)F)：底板上開(kāi)圓形螺栓孔和滑動(dòng)式支座（S) ：底座開(kāi)長(zhǎng)圓形螺栓孔（安裝）,鞍座的種類與安裝：,鞍座分為A型（輕型）和B型（重型），重型又分為BB五種型號(hào)。A型和B型的筋板和底板、墊板等尺寸不同或數(shù)量不同。,鞍座與筒體端部距離A確定： 當(dāng)L/D較大，且無(wú)加強(qiáng)圈，應(yīng)盡量利用封頭對(duì)支座處筒體的加強(qiáng)作用，取A0.25D； 當(dāng)筒體的L/D較小，d/D較大，或有加強(qiáng)圈時(shí)，取A0.2L。, 圈座,采用圈座的情況： 對(duì)于大直徑薄壁容器和真空容器，因其自身重量可能造成嚴(yán)重?fù)锨?多于兩個(gè)支承的長(zhǎng)容器。 除常溫常壓下操作的容器外，至少應(yīng)有一個(gè)圈座是滑動(dòng)支承的。, 腿式支座,簡(jiǎn)稱支腿 連接處造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，只適用于小型設(shè)備（DN1600、L5m）。 腿式支座的結(jié)構(gòu)型式、系列參數(shù)等參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4714-92 腿式支座。,二、立式容器的支座,立式容器的支座主要有： 耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二種， 高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座。, 耳式支座,簡(jiǎn)稱耳座：墊板、筋板和支腳板。 廣泛用在反應(yīng)釜及立式換熱器等直立設(shè)備上。 簡(jiǎn)單、輕便，但局部應(yīng)力較大。 當(dāng)設(shè)備較大或器壁較薄應(yīng)加墊板。 不銹鋼制設(shè)備，用碳鋼作支座，防止合金元素流失，也需加一個(gè)不銹鋼墊板。,已標(biāo)準(zhǔn)化JB/T 4725-92 耳式支座。 該標(biāo)準(zhǔn)分A型（短臂）和B型（長(zhǎng)臂）（有保溫層或直接放在樓板上） 每類又分帶墊板與不帶墊板兩種結(jié)構(gòu),耳式支座選用的方法：,（1）估算設(shè)備總重，算每個(gè)支座（按2個(gè)計(jì)算）的負(fù)荷Q值； （2）確定支座型式，從表11-5或表11-6按允許負(fù)荷Q允大于實(shí)際負(fù)荷Q，選支座。 小型設(shè)備耳式支座，可支承在管子或型鋼制的立柱上。 大型設(shè)備的支座往往擱在鋼梁或混凝土制的基礎(chǔ)上。, 支承式支座,用鋼管、角鋼、槽鋼制作，或用數(shù)塊鋼板焊成， 型式、結(jié)構(gòu)、尺寸及材料JB/T 4724-92 支承式支座。,適用范圍和結(jié)構(gòu)：,支承式支座分A型和B型。,支承式支座的選用：,選用見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，尺寸按表10-8查。 簡(jiǎn)單輕便 局部應(yīng)力較大，當(dāng)殼體剛度較小、殼體和支座材料差異或溫度差異較大時(shí)，或殼體需焊后熱處理，應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)板。 加強(qiáng)板的材料應(yīng)和殼體材料相同或相似。, 裙式支座,塔設(shè)備最常用裙式支座。 目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。 各部分尺寸均需通過(guò)計(jì)算或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)確定。,思考題：,1、臥式容器和立式容器的支座有哪幾種？ 2、雙鞍座臥式容器支座位置按哪些原則確定？,一、容器的開(kāi)孔與補(bǔ)強(qiáng),容器為什么要開(kāi)孔？ 工藝、安裝、檢修的要求。 開(kāi)孔后，為什么要補(bǔ)強(qiáng)？ 削弱器壁的強(qiáng)度，出現(xiàn)不連續(xù)，形成高應(yīng)力集中區(qū)。,第三節(jié) 容器的開(kāi)孔與附件,峰值應(yīng)力通常較高，達(dá)到甚至超過(guò)材料屈服極限。 局部應(yīng)力較大，加之材質(zhì)和制造缺陷等, 為降低峰值應(yīng)力，需要對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)孔部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以保證容器安全運(yùn)行。,開(kāi)孔的形狀：,應(yīng)力集中和開(kāi)孔形狀有關(guān)，圓孔的應(yīng)力集中程度最低。, 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu),在開(kāi)孔附近區(qū)域增加補(bǔ)強(qiáng)金屬，提高器壁強(qiáng)度，滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。 容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的形式分為整體補(bǔ)強(qiáng)和補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng),1整體補(bǔ)強(qiáng),增加整個(gè)殼體的厚度，或用全焊透將厚壁接管或整體補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體相焊，降低開(kāi)孔附近的應(yīng)力。 應(yīng)力集中的局部性，除非制造或結(jié)構(gòu)需要，一般不把整個(gè)容器壁加厚。,2補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng),開(kāi)孔周?chē)N焊一圈鋼板，即補(bǔ)強(qiáng)圈。 補(bǔ)強(qiáng)圈與器壁搭接，材料相同，補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)確定，或等面積補(bǔ)強(qiáng)。 為方便焊接，外面單面補(bǔ)強(qiáng)。 檢驗(yàn)緊密性，M10螺孔通入壓縮空氣。,補(bǔ)強(qiáng)圈搭焊結(jié)構(gòu)的使用范圍：,GB150用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，規(guī)定： 鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值sb540MPa； 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度小于或等于1.5dn； 殼體名義厚度dn38mm。, 允許開(kāi)孔的范圍,筒體及封頭開(kāi)孔最大直徑不允許超過(guò)： （1） 圓筒Di1500mm，開(kāi)孔最大直徑d1/2Di，且d520mm；圓筒Di1500mm時(shí)，開(kāi)孔最大直徑d1/3Di，且d1000mm； （2） 凸形封頭或球殼的開(kāi)孔最大直徑d1/2Di。 （3） 錐殼開(kāi)孔最大直徑d1/3Di，Di為開(kāi)孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。, 不需補(bǔ)強(qiáng)的最大開(kāi)孔直徑,計(jì)算壁厚考慮了焊縫系數(shù)，鋼板規(guī)格，殼體壁厚超過(guò)實(shí)際強(qiáng)度，最大應(yīng)力值降低，相當(dāng)于容器已被整體加強(qiáng)。 且容器開(kāi)孔總有接管相連，其接管多于實(shí)際需要的壁厚也起補(bǔ)強(qiáng)作用。 容器材料有一定塑性儲(chǔ)備，允許承受不是十分過(guò)大的局部應(yīng)力，所以當(dāng)孔徑不超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。,殼體開(kāi)孔滿足全部條件，可不另行補(bǔ)強(qiáng)：,(1) 設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa； (2) 兩相鄰開(kāi)孔中心的間距(對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算)應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍； (3) 殼體名義壁厚大于12mm，接管公稱外徑小于或等于80mm；殼體名義壁厚小于或等于12mm ，接管公稱外徑小于或等于50mm (4) 接管最小壁厚滿足表11-9的要求。,二、容器的接口管與凸緣,用于裝置測(cè)量、控制儀表，或連接其他設(shè)備和介質(zhì)的輸送管道。, 接口管,焊接設(shè)備的接口管長(zhǎng)度,鑄造設(shè)備接管可與筒體一并鑄出。 螺紋管主要用來(lái)接溫度計(jì)、壓力表或液面計(jì)等，陰螺紋或陽(yáng)螺紋。, 凸緣,接管長(zhǎng)度必須很短時(shí)可用凸緣代替(又叫突出接口),凸緣本身有加強(qiáng)作用，不需另外補(bǔ)強(qiáng)。 當(dāng)螺柱折斷在螺栓孔中，取出較困難。 凸緣與管道法蘭配用，聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所選用的管法蘭來(lái)確定。,三、手孔與人孔,檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸內(nèi)部構(gòu)件。 手孔直徑150mm250mm，標(biāo)準(zhǔn)手孔公稱直徑有DN150和DN250兩種。 手孔結(jié)構(gòu)：容器上接一短管，其上蓋一盲板。,人孔：,設(shè)備直徑超過(guò)900mm，有手孔也設(shè)人孔。 人孔的形狀有圓形和橢圓形。 橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行。 圓形人孔直徑400mm600mm，容器壓力不高或有特殊需要時(shí)，直徑可以大一些。 橢圓形人孔(或稱長(zhǎng)圓形人孔)的最小尺寸為400mm300mm。,人孔：筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄。 使用中常打開(kāi)，可用快開(kāi)式結(jié)構(gòu)人孔。,手孔（HG2151521527-95）和人孔（HG2152821535-95）已有標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)設(shè)備的公稱壓力，工作溫度以及所用材料等按標(biāo)準(zhǔn)直接選用。,四、視鏡與液面計(jì), 視鏡 觀察內(nèi)部，也可用作物料液面指示鏡。 分為不帶頸視鏡和帶頸視鏡。,不帶頸視鏡凸緣構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易結(jié)料，有比較寬闊的視察范圍。,當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時(shí)，則需采用帶頸視鏡。,視鏡已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，化工生產(chǎn)中常用的還有壓力容器視鏡、帶燈視鏡、帶燈有沖洗孔的視鏡、組合視鏡等。, 液面計(jì),公稱壓力不超過(guò)0.7MPa，開(kāi)長(zhǎng)條孔，矩形凸緣或法蘭把玻璃固定在設(shè)備上。 承壓容器，一般都是將液面計(jì)通過(guò)法蘭、活接頭或螺紋接頭與設(shè)備聯(lián)接在一起。,設(shè)備直徑大，可同時(shí)用幾組液面計(jì)接管。,現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中有反射式玻璃板液面計(jì)、反射式防霜液面計(jì)、透光式板式液面計(jì)和磁性液面計(jì)。,思考題：,1、為什么壓力容器殼體上開(kāi)孔尺寸較小時(shí)可不另行補(bǔ)強(qiáng)？ 2、GB150-1998對(duì)壓力容器開(kāi)孔的最大直徑是如何規(guī)定的？,