2022年《过程设备设计基础》教案4压力容器(1213125755)

1、精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -过程设备设计基础教案4压力容器设计课程名称：过程设备设计基础 专业：过程装备与掌握工程任课老师：精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 1 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -第 4 章 压力容器设计本章主要介绍压力容器设计准就、常规设计方法和分析设计方法，重点是常规设计的基本原理和设计方法； 4-1概述主要教学内容授课方式授课时数1、压力容器设计的基本内容2、压力容器设计的基本要求讲授23、压力容器设计条

2、件自学4、压力容器设计文件教学目的和要求1、明白压力容器设计的基本内容、基本要求2、明白压力容器设计条件、设计方法和设计文件的内容教学重点和难点压力容器设计的基本内容和基本要求课外作业摸索题4.1 概述教学重点 :压力容器设计的基本概念、设计要求教学难点 ：无压力容器进展趋势越来越大型化、高参数、选用高强度材料， 本章着重介绍压力容器设计思想、常规设计方法和分析设计方法；什么是压力容器的设计？压力容器设计是指依据给定的工艺设计条件，遵循现行规范标准的规定， 在确保安全的前提下， 经济正确地选取材料， 并进行结构、 强（刚）度和密封设计；结构设计 - 确定合理、经济的结构形式，满意制造、检验、装

3、配和修理等要求；强（刚）度设计 - 确定结构尺寸，满意强度、刚度和稳固性要求，以确保容器安全、牢靠地运行；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 2 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -密封设计 - 挑选合适的密封结构和材料保证密封性能良好；4.1.1 设计要求设计的基本要求是 安全性和经济性的统一， 安全是前提， 经济是目标， 在充分保证安全的前提下尽可能做到经济，经济性包括材料的节省、 经济的制造过程和经济的安装修理；4.1.2 设计文件压力容器的设计文件包括：设计图样技术条

4、件 设计运算书必要时包括设计或安装使用说明书.分析设计仍应供应应力分析报告强度运算书 包括： 设计条件、所用的规范和标准、材料、腐蚀裕量、运算厚度、名义厚度、运算应力等； 装设安全泄放装置的压力容器， 仍应运算压力容器安全泄放量安全阀排量和爆破片泄放面积； 当采纳运算机软件进行运算时，软件必需经“压力容器标准化技术委员会”评审鉴定， 并在国家质量技术监督局认证备案，打印结果中应有软件程序编号、输入数据和运算结果等内容；设计图样包括：总图和零部件图总图包括压力容器名称、类别、设计条件；主要受压元件设计材料牌号及材料要求；主要受压元件材料牌号及材料要求；主要特性参数（如容积、换热器换热面积和程数）

5、制造要求；热处理要求；防腐蚀要求；无损检测要求；耐压试验和气密性试验要求；安全附件的规格；压力容器铭牌位置；包装、运输、现场组焊和安装要求；以及其他特别要求；4.1.3 设计条件设计条件可用设计条件图表示设计任务所供应的原始数据和工艺要求设计条件图包含设计要求、简图、接管表等简图- 示意性的画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及其他需要表达的内容；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 3 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -设计要求 - 工作介质、压力和温度、

6、操作方式与要求和其他；为便于填写，设计条件图又分为一般设计条件图换热器条件图：应注明换热管规格、管长及根数、排列形式、换热面积与程数等 塔器条件图： 应注明塔型、 塔板数量及间距、 基本风压和地震设计烈度和场地土类别搅拌容器条件图：应注明搅拌器形式及转向、轴功率等；一、压力容器设计的基本内容结构设计 满意工艺、制造、使用、检验等方面的要求，设计简洁、合理、经济的结构形式；1、基本设计内容强度和刚度设计 通过强度和刚度运算，确定零部件结构尺寸，挑选合适的材料；密封设计封材料； 挑选或设计合理的密封结构，挑选合适的密2、压力容器设计的基本步骤：用户提出技术要求分析容器的工作条件，确定设计参数结构分

7、析、初步选材挑选合适的规范和标准应力分析和强度运算确定构件尺寸和材料绘制图纸，供应设计运算书和其它技术文件二、压力容器设计的基本要求设计基本要求安全性经济性精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 4 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -基本原就：安全是前提和核心，经济是设计的目标，在充分保证压力容器安全的前提下应尽可能做到经济；三、压力容器设计条件1、设计条件图设计条件图容器条件图 换热器条件图塔器条件图搅拌容器条件图2、基本设计要求设计要求工作介质 压力和温度操作方式和要求其它

8、（容积、材料、设计寿命、腐蚀速率、保温条件等）四、压力容器设计方法常规设计方法分析设计方法疲惫分析设计方法 断裂力学分析设计方法五、压力容器设计文件设计图样 设计运算书安装、使用说明书及其它文件 4-2 设计准就主要教学内容授课方式授课时数1、压力容器的失效讲授22、压力容器失效设计准就自学教学目的和要求1、明白压力容器失效的基本形式2、明白压力容器的强度失效设计准就、刚度失效设计准就、稳固失效设计准就和泄漏失效设计准就教学重点和难点压力容器失效设计准就课外作业摸索题精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 5 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品w

9、ord 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -一、压力容器的失效形强度失效刚度失效式 失稳失效泄漏失效交互失效1、强度失效由于材料屈服或断裂引起的压力容器失效；强度失效形式韧性断裂脆型断裂疲惫断裂蠕变断裂腐蚀断裂（1）韧性断裂压力容器在载荷作用下，应力达到或接近材料的强度极限而发生的断裂；特点：材料断裂前发生较大的塑性变形，容器发生鼓胀；容器断口处厚度减薄；断裂时几乎没有碎片；失效缘由：容器厚度不够；压力过大（大于最大工作压力）；（2）脆性断裂（低应力脆断）容器中的应力远低于材料的强度极限而发生的断裂；特点：断口平齐，且与最大应力方向垂直；断裂时可能碎裂成碎片飞出；断裂时

10、应里很低，安全附件不起作用，具有突发性；失效缘由：容器材料的脆性；材料中存在缺陷；（3）疲惫断裂在交变载荷作用下，材料原有的或萌生的裂纹扩展导致容器发生的断裂；特点：断口有贝壳状的疲惫条纹；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 6 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -断裂时容器无明显的塑性变形，容器整体应力较低；断裂具有突发性，危害性较大；失效缘由：交变载荷；高应力区形成疲惫裂纹；（4）蠕变断裂压力容器长时间在高温下受载，材料的蠕变变形会随着时间不断增大，使容器厚度明显减薄，发

11、生鼓胀变形，最终导致容器发生断裂；特点：在恒定载荷和低应力条件下也会发生蠕变断裂；断裂前材料会产生蠕变脆化；断裂前材料具有韧性断裂的特点，断裂时材料具有脆性断裂的特点；（5）腐蚀断裂由于材料受到介质腐蚀，造成容器整体厚度减薄，或局部凹坑、裂纹等，由此引起的断裂称为腐蚀断裂；全面腐蚀点腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀2、刚度失效构件发生过度弹性变形引起的失效3、失稳失效弹性失稳非弹性失稳4、泄漏失效5、交互失效腐蚀疲惫蠕变疲惫二、压力容器的失效判据和设计准就1、失效判据精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 7 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师

12、归纳总结 - - - - - - - - - - - -判定压力容器是否失效两个必需的条件：力学分析结果失效数值（1）强度失效设计准就弹性失效设计准就 塑性失效设计准就 爆破失效设计准就 弹塑性失效设计准就疲惫失效设计准就 蠕变失效设计准就脆性断裂失效设计准就2、压力容器设计准就（2）刚度失效设计准就（3）稳固失效设计准就（4）泄漏失效设计准就 4-3 常规设计主要教学内容授课方式授课时数精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 8 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -1、压力容器

13、设计概述2、圆筒设计3、封头设计4、密封装置设计讲授5、开孔和开孔补强设计18自学6、支座和检查孔7、安全泄放装置8、焊接结构设计9、压力试验教学目的和要求教学重点和难点1、明白压力容器设计的基本内容2、把握压力容器筒体和封头设计方法3、把握螺栓法兰连接的设计方法4、把握开孔和开孔补强设计方法5、明白支座、检查孔、安全泄放装置的作用、结构和选用6、把握焊接结构设计方法7、把握压力试验的方法和运算1、压力容器筒体和封头设计运算2、螺栓法兰连接的设计运算3、开孔和开孔补强设计运算4、焊接结构设计课外作业摸索题；习题T1、T2 、T 3、T 5 、T 7一、概述（1）压力容器常规设计方法（2）压力容

14、器分析设计方法；（3）弹性失效设计准就精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 9 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -二、圆筒设计（一）结构单层式单层卷焊式整体锻造式单层瓦片式无缝钢管式圆筒结构形式组合式多层包扎式热套式绕板式整体多层包扎式槽形绕带绕带式扁平钢带倾角错绕式精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 10 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -1、单层式圆筒

15、优点：不存在层间松动等薄弱环节，能较好地保证筒体的强度；缺点：（1）对制造设备的要求高；（2）材料的铺张大；（3）存在较深的纵、环焊缝，不便于焊接和检验；圆筒 层板包扎式：优点：（ 1）对加工设备的要求不高；（ 2）压缩预应力可防止裂纹的扩展；（ 3）内筒可采纳不锈钢防腐；（ 4）层板厚度薄，韧性好，不易发生脆性断裂；缺点：（ 1）包扎工序繁琐，费工费时，效率低；（ 2）层板材料利用率低；（ 3）层间松动问题热套式 优点：（ 1）套合层数少，效率高，成本低；（ 2）纵焊缝质量简洁保证；缺点：（ 1）只能套合短筒，筒节间深环焊缝多；（ 2）要求精确的过盈量，对筒节的制造要求高；绕板式 优点：（

16、1）机械化程度高，操作简便，材料利用率高；（ 2）纵焊缝少；缺点：（ 1）绕板薄，不宜制造壁厚很大的容器；（ 2）层间松动问题；槽形绕带式 优点：（ 1）筒壁应力分布匀称且能承担一部分由内压产生的轴向力；（ 2）机械化程度高，材料利用率高；缺点：（ 1）钢带成本高，公差要求严格；（ 2）绕带时钢带要求严格啮合，否就无法贴紧；扁平钢带倾角错绕式特点：（ 1）机械化程度高，材料利用率高；（ 2）整体绕制，无环焊缝；（ 3）带层呈网状，不会整体裂开；（ 4）扁平钢带成本低，绕制便利；（二）强度运算精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 11 页，共 32 页 - - - - -

17、 - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -1、单层圆筒（ 1）壁厚运算Pc D t14DD i，引入焊缝系数Pc D i t4得：pc Dic2tppc运算压力 焊接接头系数t适用范畴： pc0.4设计厚度： d= +C 2名义厚度： n= d + C1 + = + C1 +C2+有效厚度： e= + = n- C1 -C2上述四个厚度之间的关系： dC2 C1+ e nC1+C 2精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 12 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - -

18、 - - - - - - - - -（2）强度校核工作应力：tpc Die 2et最大答应工作压力：t pw 2 eDie容器的最小厚度：碳素钢、低合金钢制容器：min 3mm高合金钢制容器：min 2mm 规定容器的最小壁厚，在经济上是合理的，由于对于壁后很薄的容器，在制造过程（例如两个筒节的对接）和运输过程中，为了维护必要的圆度和刚度，要是用大量的帮助钢材把筒节撑圆，这些钢材所需费用要计入容器的制造成本中去；（ 3）压力试验压力试验耐压试验 气密性试验液压试验气压试验液压试验试验压力：内压容器：外 压 容 器 和tpT1 .25 p真空容器：pT1.25 p留意：* 夹套容器：视内筒为内压

19、或外压容器，分别按内压或外压容器的试验压力公式确定试验压力；夹套按内压容器确定试验压力；* 需校核内筒在夹套液压试验压力下的稳固性，如不满意稳固性要求，就需在夹套液压试验时，内筒内保持肯定的压力；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 13 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -pT DiT2ee 0.90.2 S假如直立容器卧置进行液压试验，就在应力校核时，PT 应加上容器立置布满水时的最大液柱压力；pT1.15 ptpT D ie T2e0.8S0.2 气压试验内压容器：外压容

20、器和真空容器：强度校核： 气密性试验容器上没有安全泄放装置，气密性试验压力PT =1.0P 容器上设置了安全泄放装置，气密性试验压力应低于安全阀的开启压力或爆破片的设计爆破压力；通常取 PT=1.0P W；（三）设计参数的确定1、设计压力 P（1）设计压力工作压力工作压力由工艺过程打算，其大小在工作过程中可能有变化，在容器顶部和底部工作压力也可能不同；设计由详细工作条件规定，通常为定值；（2）最大工作压力PW指容器在正常工作情形下其顶部可能显现的最高表压力；要求： P PW（3）装有安全阀的容器，P（ 1.051.1） PW装有爆破膜的容器，P=（ 1.151.75） PW装有液化气的容器，按

21、可能达到最高温度下介质的饱和蒸汽压确定P装有液体的容器，当受压元件所在截面处的液柱静压力达到或超过设计压力的5% 时，液柱静压力应计入设计压力；即： P = P + PL2、设计温度 t正常工作情形下及相应设计压力下设定的受压元件的温度；容器的设计温度一般由工艺条件给出；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 14 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -3、焊缝系数反映由于焊缝存在，容器材料受到减弱的程度，其值主要考虑焊缝形式和对焊缝进行无损检验的要求；见表43；4、壁厚负偏差见表

22、 4-25、许用应力 极限强度安全系数1 当材料温度低于蠕变温度时，表示材料抗击塑性变形才能的强度指标是屈服极限y，表示材料抗击断裂才能的强度指标是强度极限b；当材料温度高于蠕变温度时，表示材料高温下抗击塑性变形才能的强度指标是蠕变极限 n，表示材料高温下抗击断裂才能的强度指标是长久极限D；2 安全系数的规定碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢：nb 3.0ns 1.6nD 1.5nn 1.0奥氏体高合金钢：nb 3.0ns 1.5nD 1.5nn 1.0见表 4-4minbnbts 或sn snst tD 或nn Dnn3 许用压力4 对于不锈钢复合板或多层板ini t tC2itniC2i （

23、四）容器的耐压试验压力试验耐压试验液压试验气压试验气密性试验精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 15 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -1、强度试验试验压力液压：PT1.25P 且不小于（Pt0.1MPa气压： PT1.15P 且不小于（ P t0.1MPa为了确保耐压试验时容器材料处于弹性状态，应校核容器中的薄膜应力：直立容器卧置进行液压试验时，PT仍应加上立置时的液柱压力，再进行校核；TPT Di2nnCC0.90.8Y MPa（液压）Y MPa（气压）试验温度耐压试验

24、时， 为防止材料的低温脆性破裂，试验环境和水温必需高于材料的无塑性转变温度（ NDT ），依据目前我国压力容器用材情形，对于碳素钢、16M n R、正火 15 M nVR ，试验温度不得低于 5；对于其它低合金钢容器，试验温度不得低于15； 2、致密性试验气密性试验：容器上无安全泄防装置PT=1.0P容器上有安全泄防装置PT =1.0Pw（气压试验合格的容器可不做致密性试验）（五）外压圆筒设计1、解析法解析法的缺点：要经过多次试算，运算过程繁琐；弹性范畴的判定；2、图算法（ 1）几何参数运算图临界压力：长圆筒：Pcr2.2Ee 3D0短圆筒：Pcr2.59Ee 2 .5D 0LD 0精选名师

25、优秀名师 - - - - - - - - - -第 16 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -临界压力： 长圆筒：cr1.1Ee 2D0短圆筒：cr1.3Ee 1.5D 0L临界应变： 长圆筒：cr1.1D0e 2D 0短圆筒：cr1.3e 1.5D 0LD0几何参数运算图： 平行于纵轴的直线代表长圆筒，斜线代表短圆筒； A 仅与圆筒的几何参数有关，与材料无关； 几何参数图对长圆筒和短圆筒都适用；（ 2）壁厚运算图 不同材料有不同的- 曲线，故有不同的B-A曲线； 同一材料在不同温度下的- 曲线不同，

26、所以每张图中都有一组与不同温度对应的曲线； 每条曲线均有两部分组成，直线部分代表弹性变形阶段，可直接运算得B（比查图精确） ，曲线部分代表非弹性变形阶段，需由A 查图得 B；（3）图算法的设计运算步骤 假设 n， e= n-C 运算（ D0/ e）、（ L/ D 0） , 由几何参数运算图查A 由壁厚运算图A-B（弹性变形阶段和非弹性变形阶段） P=B e/D 0 ，比较 PC 和P ，如 PC小于 P 且较接近，就假设n 合适，否就重新假设 n ， 重 复 以 上 步 骤 ， 直 到 满 足 要 求 ；3、设计参数的确定（1）设计压力真空容器有安全装置时：精选名师 优秀名师 - - - -

27、- - - - - -第 17 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -pmin1.25 p00.1MPapi max无安全装置时：p=0.1Mpa带夹套的真空容器 p 取真空容器的设计压力加上夹套压力3、其它外压容器（包括带夹套的外压容器） p 应不小于容器正常工作过程中可能显现的最大内外压力差即： p p 0-p i max留意：最大内外压差的取值（2）稳固性安全系数依据 GB150 的规定对于圆筒： m=3.0（周向外压）m=4.0（轴向外压） 对于球壳： m=14.52（3）运算长度图（ 4-11

28、）4、加强圈的设计运算（1）加强圈设计步骤：1、初步取加强圈的数目和间距nLL maxL1 Lsn12、运算加强圈和圆筒组合而成的当量圆筒所需的组合惯性矩I3、挑选加强圈材料，按型钢规格初定加强圈的截面外形和尺寸，运算实际组合截面惯性矩 I S ；4、比较 I S 和 I ，如 I S I且比较接近，就加强圈的尺寸、数目和间距满意要求，否就重新挑选加强圈，重复以上步骤，直到满意要求为止；（2）加强圈结构设计： 1、加强圈可采纳扁钢、角钢、工字钢或其它型钢，这样材料供应便利且型钢具有较大的截面惯性矩；加强圈可设置在容器的内部或外部，并应围绕容器整个圆周；精选名师 优秀名师 - - - - - -

29、 - - - -第 18 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -2、加强圈和壳体的连接必需足够紧密，以保证加强圈和壳体一起承载，加强圈和壳体之间可采纳连续焊或间断焊；3、为保证筒体和加强圈的稳固性，加强圈不得被任意减弱或割断；三、封头设计 封头按外形分类内压封头凸形封头锥形封头半球形封头半椭球（椭圆形）封头 带折边球形（碟形）封 头无折边球形封头无折边锥形封头带折边锥形封头平板形封头1、凸形封头（1）半球形封头运算厚度：（ 2）椭圆形封头PC D iC4 tP运算厚度：KPC Dit20 .5PCK-应

30、力增强系数假如 ab1.0 2.6就 K1 26 Di 2hi2 hi 封头内表面高度（不含直边）标准椭圆形封头： K1最小厚度： PW 2KD iet0.5 e标准椭圆形封头：e 0.15%D i非标准椭圆形封头：e0.30%D i（ 3）碟形封头运算厚度：MPC Ri2 t0.5PC精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 19 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -M-应力增强系数（4）锥形封头M1 34Ri r运算厚度：CPC D CC2 tP1cosr 过渡区半径标准椭圆形

31、封头： M无折边锥形封头Q-应力增强系数1.325带折边锥形封头如需加强，就：QPC DiCC2 tP锥体运算厚度：fPC D it0. 5PC过渡段： tK c PC D i tf系数（）20.5 PCK-应力增强系数（表4-6 ）（5）平板形封头周边固支：max3PR 2420.188 P D 2 0. 3周边简支：max（3 3） PR 28t 2D20.31Pt0.3精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 20 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -就：maxKP D 2

32、t得：PKPCD c tK-结构特点系数（表4-8 ） Dc-封头的有效直径（表4-8 ）* 在封头直径较大时，采纳平板形封头其壁厚将特别大，不仅铺张材料，而且笨重，给运输和安装带来不便；所以尽管平板形封头结构简洁、制造简洁， 但承压设备一般都不采纳平板 形封头，只有压力容器的人孔盖、手孔盖及接管所用盲板等处采纳平板结构；外压凸形封头1、半球形封头2、椭圆形封头按半球形封头运算壁厚R 0=K1D03、碟形封头假设neeA0.125壁厚运算图弹性阶段： P0.0833E e 2D0P P .D0调整n直到满意要求非弹性阶段： PBe D0按半球形封头运算壁厚，R0 取球面部格外半径；4、无折边球

33、形封头按半球形封头运算壁厚四、密封装置设计（一）密封机理及分类密机封理螺栓预紧力 压紧垫片 垫圈变形 达到初始密封条件介质压力作用 法兰向分别方向移动 依靠螺栓力使垫圈上保持肯定比压精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 21 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -泄漏形式：界面泄漏 渗透泄漏影响密封的因素：螺栓预紧力、垫圈性能、压紧面形式、法兰刚度、操作条件等；（二）垫片特性与挑选（1）预紧密封比压y Mpa-预紧工况下，形成初始密封条件时，垫圈单位面积上所需的最小压紧力；（垫圈

34、的压紧力必需合适，压紧力太小会导致泄漏，压紧力太大会导致垫片变形破坏；） 预紧密封比压y由试验确定，是运算螺栓预紧力的重要参数；（2）垫片系数 m-操作时，为保证密封，垫圈上必需维护的比压与介质压力的比值；垫片参数 m的物理意义表示在操作状况下，实现密封的难易程度；预紧密封比压y 和垫片参数的值见表2-9 ；保证密封的条件：预紧时，法兰密封面上的比压不低于预紧密封比压y；工作时，法兰密封面上的比压不低于m倍的介质压力；（3）垫片的类型垫片外形：平面形、O形、波形、齿形、八角形、椭圆形等垫片类型 非金属垫片常用材料：石棉橡胶板、橡胶板、聚四氟乙烯、合成纤维、石墨等； 金属垫片常用材料：铜、铝、低

35、碳钢、不锈钢、合金等； 组合式垫片包括：金属包垫片；缠绕式垫片；带骨架的非金属垫片；（三）螺栓法兰连接设计1、压紧面挑选（1）平面形压紧面（2）凹凸形压紧面（3）榫槽形压紧面（4）梯形槽压紧面2、螺栓设计（1）螺栓材料精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 22 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -螺栓是法兰密封连接中的重要元件，对其基本要求是强度要高、韧性要好； 螺母更换比螺栓简洁，且螺母价廉，所以要求螺栓材料的强度比螺母高； 为防止螺栓和螺母咬死或胶合，要求螺栓材料的硬度比螺

36、母高HB30以上； 对于 t -20 的螺栓，要求选用低合金钢，并进行夏比V形缺口低温冲击试验；螺栓常用材料和许用应力见附录；（2）螺栓载荷预紧时Fa= bDGy b 0 6.4mm时， b= b 0 ，DG=垫片接触面平均直径 b06.4mm时， b6.4b02.53b0DG=垫片接触面外径-2bFPD G b 2m p操 作 时 螺栓载荷 :预紧时 : W a=Fa操作时 :WPFFP2DGpC24D G bmp（3）螺栓直径与个数预紧时（按常温运算）AWaab b-螺栓材料常温时的许用应力操作时（按设计温度运算）AWPPt bb t -螺栓材料设计温度下的许用应力螺栓所需总截面积：d 2

37、AaAmnbmax4AP精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 23 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -d4 Am0n（4）螺栓间距的限制Smin Smax3.5 2d B4 d B6mf0.5f -法兰厚度（5）螺栓设计载荷操作： W=Wp预紧： WAmAb 2b3、法兰结构类型及标准（1）法兰结构类型法兰类型松式法兰 整体法兰 任意式法兰（2）法兰标准法兰标准容器法兰标准 钢制管法兰标准 公称压力 PN 和公称直径 DN法兰的公称压力-与法兰相配的筒体、封头及管子的公称直径

38、；对于钢板卷焊制成的筒体和与其相配的封头：DN=Di对于钢管， DN通常介于外径和内径之间 压力容器法兰最大答应工作压力-表示肯定材料和温度的法兰的最大操作压力，其值可能与PN相同，也可能不同； 管法兰标准和容器法兰标准不同，既使 PN和 DN相同， 其尺寸也不相同，所以一对相配的法兰必需选用同一标准；（3）法兰的强度设计运算方法Timoshenko 法（明白）*Waters 法精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 24 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - - 载 荷a、 螺栓载

39、荷 b、 垫片反力 c、 内压载荷 力学模型 基本假设a、 中面假设b、 线弹性假设 c、 小变形假设 运算方法a、 法兰力矩的运算轴向力 力臂 力矩 b 、 法 兰 应 力 的 计 算 c、 法兰强度校核法兰强度校核条件：t1.5 fHmint2.5 ntRftTftfHR 2（四）高压密封设计1、高压密封的基本要求：工作牢靠，在正常压力和温度波动范畴内均能保证密封；结构简洁紧凑，装拆、修理便利；密封元件能耐介质腐蚀且价格廉价；2、高压密封的基本特点：金属密封元件精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 25 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品w

40、ord 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -窄面或线接触密封自紧或半自紧密封3、高压密封的结构型式平垫密封特点： 强制式密封 采纳窄面金属垫片 主螺栓直径大适用范畴： t200oCDi 1000mm卡扎里密封优点： 螺纹套筒代替主螺栓，承载才能大，装拆便利； 预紧螺栓直径小缺点：螺纹套筒可能锈蚀而拆卸困难；（螺纹套筒可用主螺栓代替）适用范畴：大直径、高压力双锥密封g 的大小锥环刚度锥环尺寸预紧力的大小 双锥密封特点： 结构简洁，装拆便利、密封牢靠； 半自紧密封，主螺栓直径较小； 压力和温度波动时也能保证良好密封；适用范畴： P=6.435MPat =0400oCDi =4002000mm伍德密封优点： 全自紧式密封，压力和温度的波动不会影响密封牢靠性； 取消了主螺栓，使筒体端部尺寸减小；缺点：零件多、结构复杂；C 形环密封O形环密封其它密封结构高压管道密封提高高压密封性能的措施 改善密封接触表面精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 26 页，共 32 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总