第15章 通用零部件

1、15.1 15.1 概述概述15.2 15.2 公称直径和公称压力公称直径和公称压力15.3 15.3 法兰连接法兰连接15.4 15.4 容器支座容器支座15.5 15.5 容器的开孔补强容器的开孔补强15.1概述概述标准化的目的：标准化的目的：为了方便化工设备的设计工作、有利为了方便化工设备的设计工作、有利 设备及其零部件的批量生产和施工安设备及其零部件的批量生产和施工安 装装标准化：对工业产品或零件、部件、机器的类型、性标准化：对工业产品或零件、部件、机器的类型、性 能、尺寸、所用材料、工艺装备、技术文件能、尺寸、所用材料、工艺装备、技术文件 的符号和代号等加以统一规定，并予以实施的符号

2、和代号等加以统一规定，并予以实施 的一项技术措施。的一项技术措施。 设备及零部件标准的最基本参数是：设备及零部件标准的最基本参数是：设备如：设备如：贮槽、换热器、搪瓷反应锅等贮槽、换热器、搪瓷反应锅等零部件如：零部件如：封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜、 液面计、填料箱、搅拌桨等到液面计、填料箱、搅拌桨等到公称直径公称直径 DN DN （D D g g) )和公称压力和公称压力 PN (P PN (Pg g) )（1 1）用钢板卷制的筒体：）用钢板卷制的筒体：15.1.115.1.1公称直径公称直径1 1）压力容器的公称直径（名义直径）压力容器的公称直径（

3、名义直径）（2 2）无缝钢管制作的筒体：）无缝钢管制作的筒体：iDND0DND2 2）管子的公称通径管子的公称通径它既不是管子的内径也不是管子的外径，而是一它既不是管子的内径也不是管子的外径，而是一个略小于外径的数值。个略小于外径的数值。只要管子的公称通径一定，它的外径也就确定了只要管子的公称通径一定，它的外径也就确定了管子的分类：金属管、非金属管和衬里管管子的分类：金属管、非金属管和衬里管金属管：钢管、铸铁管、铜管、铝管金属管：钢管、铸铁管、铜管、铝管钢管：无缝钢管、有缝钢管钢管：无缝钢管、有缝钢管普通无缝钢管常用规格的公称通径列于下表普通无缝钢管常用规格的公称通径列于下表（1）无缝钢管）无

4、缝钢管加工：由圆钢坯加热后，经穿管机穿孔轧制而成，加工：由圆钢坯加热后，经穿管机穿孔轧制而成， 或再经冷拔而成为外径较小的管子或再经冷拔而成为外径较小的管子特点：强度高特点：强度高适用：重要管路。如高压蒸汽管、高压水管，输送适用：重要管路。如高压蒸汽管、高压水管，输送 剧毒、易燃介质的管子、换热器的管子剧毒、易燃介质的管子、换热器的管子（2）有缝钢管）有缝钢管加工：由卷制成管形并对缝烧结的扁钢管坯制成加工：由卷制成管形并对缝烧结的扁钢管坯制成特点：强度较高特点：强度较高适用：适用：用于输送水、煤气以及采暖系统。用于输送水、煤气以及采暖系统。分类：镀锌管（白铁管）分类：镀锌管（白铁管） 不镀锌管

5、（黑铁管）不镀锌管（黑铁管）电焊钢管电焊钢管加工：由钢板卷制成管形后电焊而成的钢管加工：由钢板卷制成管形后电焊而成的钢管特点：强度较高特点：强度较高适用：适用：一般液体的输送，最高温度不超过一般液体的输送，最高温度不超过200200度度分类：直焊缝（管径一般为分类：直焊缝（管径一般为5152mm） 螺旋焊缝（管径一般为螺旋焊缝（管径一般为219720mm）3）其它零件的公称通径）其它零件的公称通径是指结构上某一重要尺寸，如封头、法兰、是指结构上某一重要尺寸，如封头、法兰、鞍式支座、鞍式支座、 手孔、视镜手孔、视镜15.1.215.1.2公称压力公称压力公称压力（名义压力）：是以材料为公称压力（

6、名义压力）：是以材料为16MnR16MnR、200200 时的工作压力定为时的工作压力定为公称压力的代号公称压力的代号 PNPN (P(Pg g) )15.2筒体和椭圆形封头筒体和椭圆形封头15.2.1筒体筒体公称直径公称直径 DN(DDN(D g g) )容积容积/m内表面积内表面积/m钢板重量钢板重量/m15.2.2椭圆形封头椭圆形封头公称直径公称直径D D g g(DN(DN) )曲面高度曲面高度直边高度直边高度内表面积内表面积容积容积公称直径公称直径D D g g(DN(DN) )厚度和直边高度厚度和直边高度封头的重量封头的重量（5 5）经济合理）经济合理 小型法兰大批生产，成本较低，

7、大型法兰则小型法兰大批生产，成本较低，大型法兰则 成本较高。成本较高。15.3法兰联接法兰联接是一种可拆连接，其结构有如下特点：法兰联接是一种可拆连接，其结构有如下特点：（l l）密封可靠）密封可靠 在规定的工作压力、温度和介质的腐蚀情在规定的工作压力、温度和介质的腐蚀情 况下能保证不漏；况下能保证不漏；（2 2）强度足够）强度足够 附加法兰等结构后不致削弱整体的强度；附加法兰等结构后不致削弱整体的强度；（3 3）适用面广）适用面广 在设备和管道上都能应用，尺寸范围大；在设备和管道上都能应用，尺寸范围大；（4 4）可拆结构）可拆结构 可多次重复装拆，但结构比较复杂。可多次重复装拆，但结构比较复

8、杂。结构：由一对法结构：由一对法兰盘、一个垫兰盘、一个垫片和若干个螺片和若干个螺栓组组成，栓组组成，15.3.115.3.1法兰的工作原理法兰的工作原理1）法兰的结构与工作原理）法兰的结构与工作原理工作原理：工作原理：对预紧力的要求：对预紧力的要求：预紧力必须使垫片压紧实现初始密封条件；同时预紧力必须使垫片压紧实现初始密封条件；同时预紧力不能过大，否则会将垫片挤出。预紧力不能过大，否则会将垫片挤出。（力不大、不小、要均匀）（力不大、不小、要均匀）（小直径、多螺栓实现）（小直径、多螺栓实现） 垫片的材料有非金属和金属两大类，非金属中用得最多的是石棉、橡胶、合成树脂等，与金属垫片相比，耐温度和压力

9、的性能较差但耐蚀性及柔软性比金属好。 金属垫片的材料有软铝、铜、软钢、铬钢等，用于中、高温和中、高压处法兰联接中。 还有一种组合式垫片，在非金属材料外包以金属薄片，以改善其强度和耐热性；或将薄钢带与石棉带一起绕制而成缠绕式垫片，其耐热性和弹性都较好，应用广泛。 选用垫片材料时，可参照下表2 2）法兰的结构与种类）法兰的结构与种类（1 1）按法兰与设备（或管道）的联接型式分类）按法兰与设备（或管道）的联接型式分类焊接法兰焊接法兰活套法兰（如右图）活套法兰（如右图）螺纹法兰（如右图）螺纹法兰（如右图）光滑密封面：用于低压设备光滑密封面：用于低压设备MPaPN27.6MPaPN6 .19榫槽密封面：

10、榫槽密封面：凹凸密封面：凹凸密封面：（2 2）按法兰密封面的形式分类）按法兰密封面的形式分类MPaPN6 .688 . 6MPaPN100可达锥形压紧面锥形压紧面梯形槽压紧面梯形槽压紧面（3 3）按法兰端面形状分类）按法兰端面形状分类圆形法兰：制造方便，方形法兰：便于管道排列紧凑，腰圆形法兰：一个方向的尺寸更小，使其排列紧凑3 3）法兰的标准及选用）法兰的标准及选用标准内容包括：标准内容包括：（1 1）法兰型式）法兰型式（2 2）材料选择）材料选择 （3 3）使用范围）使用范围（4 4）允许工作压力）允许工作压力 （5 5）垫片选择）垫片选择（6 6）法兰尺寸等）法兰尺寸等在进行容器或管道设计

11、时要严格按标准选取。在进行容器或管道设计时要严格按标准选取。我国现有的法兰标准包括压力容器法兰标准我国现有的法兰标准包括压力容器法兰标准和管法兰标准两大类。和管法兰标准两大类。（1 1）法兰型式）法兰型式平焊法兰：平焊法兰：甲型平焊法兰甲型平焊法兰乙型平焊法兰乙型平焊法兰对焊法兰：对焊法兰：管法兰管法兰平焊法兰：平焊法兰：对焊法兰：对焊法兰：（2 2）材料选择）材料选择（3 3）使用范围）使用范围（4 4）允许工作压力）允许工作压力法兰的允许公称压力是以法兰的允许公称压力是以16MnR、200时的工作压力为时的工作压力为标准（即公称压力），其允许工作压力与材料和温度有关标准（即公称压力），其允

12、许工作压力与材料和温度有关（5 5）垫片选择）垫片选择（6 6）法兰尺寸等）法兰尺寸等管法兰管法兰设备法兰设备法兰15.4设备的支座设备的支座支座：工程结构中的支承部件支座：工程结构中的支承部件支座的作用：支座的作用：支承设备重量和固定设备位置支承设备重量和固定设备位置支座的分类支座的分类卧式容器支座卧式容器支座立式容器支座立式容器支座鞍式支座鞍式支座圈式支座圈式支座支脚式支座支脚式支座悬挂式支座悬挂式支座支承式支座支承式支座裙式支座裙式支座15.4.1卧式容器支座卧式容器支座1）鞍式支座）鞍式支座大型贮槽、换热器等大型贮槽、换热器等结构：一块底板，一块竖板及若干筋板焊接而成结构：一块底板，一

13、块竖板及若干筋板焊接而成鞍式支座分类鞍式支座分类A型（轻型）型（轻型）B型（重型）型（重型）型型 固定型固定型型型 活动型活动型型型 固定型固定型型型 活动型活动型材料：材料：Q235F支座的设置：一个支座的设置：一个型（固定型），一个型（固定型），一个型（活动型）型（活动型）支座的位置：尽可能靠近封头，支座的位置：尽可能靠近封头，A1500mm1500mm时，开孔最大直径时，开孔最大直径d dDi/3Di/3，且，且 d d1000mm1000mm。(2)凸形封头或球壳、开孔最大直径dDi/2。(3)锥形封头、开孔的最大直径dDi/3（2 2）当壳体名义厚度）当壳体名义厚度12 mm12 m

14、m时，接管公称时，接管公称通径小于或等于通径小于或等于 80 mm80 mm；当壳体名义厚度；当壳体名义厚度12 mm12 mm时，接管公称通径小于或等于时，接管公称通径小于或等于 50 mm50 mm。（1 1）两相邻开孔中心的间距应不小于两）两相邻开孔中心的间距应不小于两孔直径之和的两倍孔直径之和的两倍3 3）补强的结构型式）补强的结构型式（1 1）局部补强：）局部补强： 短管补强短管补强 补强圈补强补强圈补强（2 2）整体补强）整体补强增加整个器壁厚度或用厚壁管与壳增加整个器壁厚度或用厚壁管与壳体全焊透结构来降低峰值应力体全焊透结构来降低峰值应力补强元件补强补强元件补强（1 1）有效补强

15、范围）有效补强范围补强区的有效宽度补强区的有效宽度ntndB22dB2取二取二者大者大值值补强区的外侧有效高度：补强区的外侧有效高度：补强区的内侧有效高度：补强区的内侧有效高度：接管实际外伸高度接管实际外伸高度ntdh1取二者取二者中的较中的较小值小值ntdh2接管实际内伸高度接管实际内伸高度取二者取二者中的较中的较小值小值2)1)(2mmfcdArnt对于内压容器对于内压容器的圆筒、球壳的圆筒、球壳和椭圆形、碟和椭圆形、碟形等封头：形等封头：削弱的金属面积削弱的金属面积A壳体管子ttrf强度削弱系数强度削弱系数比值大于是比值大于是1取取11 1）筒体或封头承压所需设计厚度之外的多余金属面积）筒体或封头承压所需设计厚