章教案容器零部件化工机械与设备ppt课件

1、6.1 法兰衔接5.1.1.法兰衔接构造与密封原理1.衔接构造：第六章第六章 压力容器零部件设计压力容器零部件设计法兰衔接构造外观法兰衔接构造剖开看2.法兰密封原理法兰密封原理法兰密封面走漏的缘由：法兰密封面走漏的缘由：密封垫外表与法兰密封面之间有空隙密封垫外表与法兰密封面之间有空隙,或截面内有毛或截面内有毛细管细管走漏通道。走漏通道。密封面两侧介质有压差密封面两侧介质有压差推进力。推进力。从法兰密封衔接过程看其密封原理：从法兰密封衔接过程看其密封原理：1安装过程安装过程拧紧螺栓拧紧螺栓,垫片被压紧垫内毛细垫片被压紧垫内毛细管被切断；消除了与法兰密封面之间的空隙。管被切断；消除了与法兰密封面之

2、间的空隙。垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。当垫片密封比压到达某一值时，便具备了初始密封条当垫片密封比压到达某一值时，便具备了初始密封条件，此时的比压称为预严密封比压。件，此时的比压称为预严密封比压。2任务条件下介质压力和温度均升高。螺栓被拉伸，法兰变形，法兰密封面相对有分别趋势。致使垫片比压下降。垫片回弹，补偿或部分补偿了法兰分别的位移。此时的剩余比压假设不小于某一值称为任务密封比压，仍可坚持良好密封形状。否那么，将发生走漏。6.1.2.法兰分类法兰分类1.整体法兰法兰与设备或管道不可装配。1平焊法兰板式平焊法兰，带颈平焊法兰2.松套

3、法兰平焊环松套板式翻边松套板式3.螺纹法兰法兰与设备或管道之间以螺纹衔接。6.1.3 影响法兰密封的要素要素要素1.螺栓预紧力螺栓预紧力大小适宜。大小适宜。垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量(四四的倍数。的倍数。 对称拧紧的方法。对称拧紧的方法。要素要素2.法兰密封面方式法兰密封面方式要素要素3. 垫片性能垫片性能 垫片密封面的塑性变形才干 实现初始密封； 垫片资料及构造的回弹才干 提高任务形状下的剩余密封比压。 耐腐蚀才干。 力学性能，尤其抗高温蠕变才干。 任务温度下的蜕变硬化或软化性。垫片类型：垫片类型： 要素要素4.法兰的刚度法兰的刚度法兰在外力作用下抵

4、抗变形的才干。法兰在外力作用下抵抗变形的才干。刚度小刚度小受力後变形大，垫片受力不均，易走受力後变形大，垫片受力不均，易走漏。漏。法兰受力：法兰受力：思索：法兰将如何变形？法兰变形法兰变形1:法兰变形法兰变形2添加法兰厚度；添加法兰厚度；减小螺栓力与垫片力作用点间间隔；减小螺栓力与垫片力作用点间间隔；增大法兰盘外径；增大法兰盘外径；螺栓数量要足够。螺栓数量要足够。 要素五.操作条件 压力高压力高介质走漏的推进力大。介质走漏的推进力大。 温度高温度高 介质的粘度低，浸透性强，容易走漏；介质的粘度低，浸透性强，容易走漏； 介质的腐蚀性能加强；介质的腐蚀性能加强； 法兰、螺栓及垫片易发生蠕变，垫片比

5、压下降；法兰、螺栓及垫片易发生蠕变，垫片比压下降； 非金属垫片易发生老化，丧失塑性。非金属垫片易发生老化，丧失塑性。 温度压力结协作用，并且反复动摇，垫片容易发生温度压力结协作用，并且反复动摇，垫片容易发生“疲劳疲劳 失效。失效。6.1.4 法兰规范1.压力容器法兰规范压力容器法兰规范压力容器法兰的选用压力容器法兰的选用 确定法兰衔接尺寸的根本参数：公称压力PN和公称直径DN)。.公称直径确实定： 管法兰与相联接纳子的公称直径一样； 压力容器法兰 板卷筒体，与相联接筒体的公称直径一样； 无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公称直径一样。公称压力 PN 法兰材质 最大允许任务压力 (MPa)-202

6、00 300350 0.6 Q235-A 0.4 0.33 0.30 16MnR 0.6 0.51 0.49 15MnVR 0.65 0.63 0.6法兰公称压力确实定：法兰公称压力确实定：.公称压力确实定：公称压力确实定：基准：以基准：以16MnR在在 200时的力学性能为基准确时的力学性能为基准确定法兰尺寸系列。定法兰尺寸系列。 即基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该即基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该法兰的公称压力。法兰的公称压力。 确定压力容器法兰PN JB4700-92(见书P160,161,P331) 1.压力容器法兰材质为20R，300 时设计压力为1.0MPa。其公称压力

7、应该为多少？(P160) 2管法兰材质为Q235-A,选用PN=0.6MPa，问300时能否接受0.4MPa的任务压力？(查得值为0.36,董大勤)压力容器法兰设计步骤：压力容器法兰设计步骤：1确定DN;2根据法兰材质、任务温度和最高任务压力，确定PN；3由PN,DN确定法兰方式及衔接尺寸、螺栓尺寸及数量。4根据介质任务温度、任务压力确定密封面及垫 片类型；5确定螺栓、螺帽材质；6绘制草图。2.管法兰管法兰管法兰规范：管法兰规范：1HG205922063597 钢制管法兰、垫片、紧固件钢制管法兰、垫片、紧固件2GB91129123 钢制管法兰钢制管法兰注：注：压力容器平安技术监察规程压力容器平

8、安技术监察规程引荐引荐1。a.板式平焊HG20592-97 管法兰类型：管法兰类型：b.带颈对焊法兰c.带颈平焊d.承插焊e.平焊环松套板式f.翻边松套板式g.螺纹法兰方法兰椭圆形法兰h.法兰盖例题为一台精流塔配一对衔接塔身与封头的法兰。塔的内径为1000mm,操作温度为280，设计压力为0.2MPa。塔体材质为Q235-B。介质无腐蚀性及其他危害。解：1.确定DN DN=1000mm板卷筒体。 2.确定PN 法兰材质也采用Q235-BR,根据操作温度 280C及设计压力0.2MPa)，查温度/压力表JB4700-92),得PN=0.6(MPa) (P160)。 3.由DN和PN，查尺寸规范J

9、B4701-92,确定衔接尺寸及螺栓的规格数量(P335)。螺栓M20 ,36个 4.确定密封面方式及垫片。 查表6-1，确定采用平形密封面，垫片采用耐油橡胶石棉垫。垫片尺寸由相应规范确定。表6-3 给出参考宽度值：20mm。 5.确定螺栓螺帽材质。由相应规范查得。表6-6给出参考值：螺栓螺母均为Q235-A。 6.绘草图。螺栓M20 ,36个6.2 容器支座作用：支撑容器的分量；固定位置。6.2.1 卧式容器支座种类：1).支座反力计算每一支座的反力：F=mg/2式中 mg设备总重。2).筒体轴向弯矩哪里较大？支座处(2-2截面弯矩为负，横截面的上部受拉，下部受压两支座中间处1-1截面： 弯

10、矩为正横截面上部受压，下部受拉。筒体受压处能够出现何种破坏方式？方向如何？筒体受压处能够出现何种破坏方式？方向如何？3).筒体的轴向应力计算 在跨距中点：载荷介质压力，弯矩。弯曲应力膜应力 2211ememcSRMSRp在支座处：当ARm/2时，封头有支撑作用，坚持筒体的圆形，保证了部分刚度。ememcSRKMSRp2122 2“上部为负，“+下部为正。4).筒体轴向应力的验算 判据： 较小者压应力：拉应力：压拉tBt B值得计算：1由Rm和Se计算A:emSRA094. 02由A，根据资料线求B值；3如A在资料线左侧，由下式计算：tAEB32材质：垫板与筒体一样，其它-Q235-A.F 。2

11、鞍座规范及其标志鞍座分为轻型A和重型BBB。 固定式F型； 活动式S型。规范号：JB/T4712-92 . 鞍座标志：JB/T4712-92 鞍座 型号公称直径-F或S例如：DN2600的轻型鞍座标志为JB/T4712-92 鞍座A2600-FJB/T4712-92 鞍座A2600-S6).鞍座的位置鞍座的位置A确实定：确实定：ADo/4,且不大于且不大于0.2L。最大不大于。最大不大于0.25L。L封头赤道圆切点间的间隔。A赤道圆至支座中心线间的间隔。思索：在施工图上，L,A标注在赤道圆上，可否？6.2.2 立式容器支座立式容器支座6.3 容器的开孔补强6.3.1.容器开孔应力集中景象开孔处

12、出现应力集中，应力集中系数为： K=实践/膜其大小为多少？见平板开孔实验测试：实测结果：K3即应力集中点的实践应力大约为膜应力的3倍。6.3.2.开孔补强原那么与补强构造开孔补强原那么与补强构造1.开孔补强原那么： 等面积补强。即规定部分补强的金属截面积必需等于或大于开孔减去的壳体截面积。1补强圈构造材质厚度普通与壳体一样；补强圈要与壳体、接纳很好地焊接，以同时受力。补强板上有一个M10小孔，用以检查焊缝缺陷；名曰走漏信号孔。2.补强构造：假设须补强的接纳较多，可采取添加壳体壁厚的方法，也称为整体补强。2加强元件构造3整体补强构造3.不另行补强的最大开孔直径同时满足如下要求的，可不另行不强：1

13、壳体设计压力p2.5MPa;2两相邻孔中心距不小于两孔直径之和；3接纳的外径不大于89mm；4接纳的最小壁厚满足下表要求：接纳外径25 32 38 45 48 57 657689最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.06.3.3.等面积补强的设计方法等面积补强的设计方法1. 开孔有效补强范围及补强面积的计算 等面积补强补强的金属量等于或大于开孔所减弱的金属量。 图上看，应该思索的截面是强度减弱较大的截面 轴纵向截面的面积：B=2d d=接纳内径+2C (C=C1+C2)值；或实际内伸高度的较小值；或实际外伸高度的较小 dSh dShntnt21 等面积补强，纵截面上的投影面积要满足下式： A1+A2+A3AA1壳体的奉献有效壁厚减去计算壁厚部分；A2接纳的奉献有效壁厚减去计算壁厚部分；A3焊缝金属截面积; A壳体上需求补强的截面积。表6-20 P179在补强区范围内，设 Ae =A1+A2+A3假设Ae A ,那么无需补强；假设Ae A ，那么需求补强。补强面积为