化工机械设备基础第九章法兰连接

1,第九章法兰连接,Flange,凸缘车轮或管道上突出的边、缘、肋条或环圈，用来增加物体强度、固定物体或使某一物体附着在另一物体上Aprotrudingrim,edge,rib,orcollar,asonawheelorapipeshaft,usedtostrengthenanobject,holditinplace,orattachittoanotherobject.,2,一、概述,为了安全，可拆连接必须满足下列基本要求：(1)足够的刚度。连接件之间具有必须的密封压紧力，以保证在操作过程中介质不会泄漏；(2)足够的强度。不削弱整个结构的强度；(3)耐腐蚀，在一定的温度范围内能正常工作，能迅速并多次地拆开和装配；(4)成本低廉，适合于大批量地制造。,3,法兰剖面图,密封面,4,法兰盘,据统计,一座年产250万吨的炼油厂,法兰连接的数量达20万个以上,5,压力容器法兰筒体与封头、筒体与筒体或封头与管板之间连接的法兰管法兰管道与管道之间连接的法兰,二、法兰连接结构与密封原理,1法兰；2垫片3螺栓、螺母,6,平面型,凸凹面型,榫槽型,法兰连接型式,7,法兰受力,螺栓作用给法兰的预紧力,垫圈作用力,轴向介质作用力,8,高颈法兰中的应力,径向弯曲应力,环向弯曲应力,轴向弯曲应力,9,渗透泄漏流体通过垫片材料本体毛细管的泄漏。主要与垫片的结构和材质有关；界面泄漏流体沿着垫片与法兰接触面之间的泄漏，泄漏量大小主要与界面间隙尺寸有关。,法兰管板,10,1密封垫片是整个法兰联接的基础。2增加与法兰盘联接处容器厚度，不但会减小法兰加给器壁的弯曲应力，面且增厚的器壁会增大法兰的刚度。3对法兰颈部主要作用的应力是弯曲应力，而弯曲应力的大小是与受弯构件的厚度平方成反比，所以决定法兰强度大小的关健尺寸是法兰盘的厚度。4法兰受力矩的大小与法兰栓孔中心圆和垫片中径之间的距离有关，此距离越小，法兰力矩越小。适当确定螺栓直径大小与数目,力学分析结论,11,三、法兰的结构与分类,法兰分类有多种方式：按加工方式分、按产品材料材质分、按生产标准分、按连接方式分、按产品规格分类等。具体情况具体分类。法兰材质有：20#、A105、Q235A、12Cr1MoV、16MnR、15CrMo、18-8、321、304、304L、316、316L等。,法兰盘,12,(1)窄面法兰,1、按接触面,(2)宽面法兰,13,2、按其整体性程度,(1)松式法兰,（2）整体法兰,(3)任意式法兰,锻、铸、全焊透的平焊法兰,活套法兰、螺纹法兰、搭接法兰,14,3按法兰的形状,KF快卸法兰,板式平焊法兰(PL),带颈平焊法兰(SO),15,四、影响法兰密封的因素,1螺栓预紧力,主要有：螺栓预紧力；密封面型式；垫片性能；法兰刚度；操作条件。,预紧力不能过大，否则将会使垫片被压坏或挤出。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。,16,2压紧面(密封面),17,全平面密封面：常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的(PNg1.0)工况下；常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰；凸台面密封面：是应用最广的一种型式，它常与对焊和承插焊型式配合使用，在美式法兰中，常用在PN2.0、PN5.0和部分PN10.0MPa压力等级中；在欧式法兰中则常用在PN1.6、PN2.5MPa压力等级；凹凸面密封面：常与对焊和承插型式配合使用，在美式法兰中不常采用，在欧式法兰中常用在PN4.0、PN6.4MPa等级中。但它不便于垫片的更换；榫槽面密封面：使用情况同凹凸面法兰；环槽面密封面：常与对焊连接型式配合(不与承插焊配合)使用，主要用在高温、高压或二者均较高的工况。在美式法兰中，常用在PN10.0(部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa压力等级中。在欧式法兰中常用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN4200。,18,19,3、垫片,垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力是形成密封的必要条件。最常用的垫片可分为非金属、金属、非金属与金属混合制的垫片。,20,垫片材料的选用,21,法兰、垫片、螺栓、螺母匹配表（部分）,22,4法兰刚度,提高法兰的刚度途径：增加厚度、减小力臂、增大法兰盘外径,法兰变形,23,国标GB/T9115-2000机械部标准JB82-94化工部标准HGJ5053-91HG20595-97HG20617-97电力部标准GD05080509美国标准ASME/ANSIB16.5日标JIS/KS（5K,10K,16K,20K）德标DIN。,五、法兰标准及选用,压力容器法兰标准,管法兰标准,24,化工部标准,25,26,27,28,29,1、法兰的公称直径,30,31,2、法兰的公称压力0.25-6.4MPa，7种,3、压力容器法兰的最大允许工作压力,实际生产中使用的法兰都是16MnR制造的，操作温度200；允许最大工作压力等于该法兰的设计压力(公称压力)。,32,33,4容器法兰尺寸的确定,按以下步骤进行：(1)容器的公称直径(即其内径)DN和设计压力参照表10-l初步确定法兰结构类型；(2)据容器的设计压力、设计温度及准备采用的法兰材料，按表10-9或表10-10确定所选法兰的公称压力PN；(3)据确定的法兰的PN和DN返回查看表10-1，验证原来据设计压力所初步确定的法兰类型是否包含有巳确定PN与DN。(4)据根所确定的PN和DN，从表10-2至表10-8中选出相应的尺寸表，即可确定所选法兰尺寸。,34,例9-1：为一台精馏塔配一对联接塔身与封头的法兰。塔的内径是1000mm，操作温度为280，设计压力为0.2MPa。材质分别为20R、16MnR。请分别确定法兰类型、尺寸。,35,例9-2：为一台操作温度为300，设计压力为0.6MPa的容器选配法兰。查表可见：如果法兰材料用15MnVR，可按公称压力0.6MPa查取法兰尺寸。如果法兰材料用20R，则必须按公称压力为1.0MPa的查取法兰尺寸。,36,法兰的标记,37,管法兰,板式平焊,带颈平焊,带颈对焊,承插焊,38,管法兰的型式除平焊、对焊法兰外，还有铸钢法兰、铸铁法兰、活套法兰、螺纹法兰等。管法兰标准的查选方法、步骤与压