压力容器零部件演示文稿

压力容器零部件演示文稿第一页，共七十七页。（优选）压力容器零部件.第二页，共七十七页。1.2压力容器零部件第三页，共七十七页。第四页，共七十七页。压力容器的结构第五页，共七十七页。零部件的二个基本参数对于用钢板卷制的容器筒体而言，其公称直径的数值等于筒体内径。当容器筒体直径较小时，可直接采用无缝钢管制作时，这时容器的公称直径等于钢管的外径。管子的公称直径（通径）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。公称直径（DN）第六页，共七十七页。零部件的二个基本参数

国家标准GB1048将管路元件的公称压力分为以下十个等级：0.25MPa、0.6MPa、1.0Ma、1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.30MPa、10.0MPa、16.0MPa、25.0MPa。公称压力（PN）第七页，共七十七页。1.2.1筒体和封头筒体和封头是构成压力容器的两个最基本元件，工程上绝大多数压力容器的筒体均为圆筒形。筒体通常由钢板卷焊而成或直接采用无缝钢管。钢板卷焊而成的压力容器公称直径指的是内径；直接采用无缝钢管制作的容器公称直径指的是外径。第八页，共七十七页。第九页，共七十七页。第十页，共七十七页。椭圆形封头第十一页，共七十七页。椭球形封头第十二页，共七十七页。碟形封头第十三页，共七十七页。锥形封头第十四页，共七十七页。平板封头第十五页，共七十七页。1.2.2法兰联接第十六页，共七十七页。第十七页，共七十七页。法兰联接的特点：1、密封可靠：能保证紧密不漏；2、强度高：附加法兰不削弱整体强度；3、适用面广：设备和管道均可适用；4、可拆联接：可多次重复装拆；5、经济合理：可批量生产。第十八页，共七十七页。法兰联接的工作原理：第十九页，共七十七页。法兰连接结构型式和标准1）法兰密封面的型式第二十页，共七十七页。(a)全平面型压紧面（Flatface）：柔软材料垫片，或铸铁、搪瓷、塑料等低压法兰场合。(b)突出平面型压紧面（Raisedface）：p≤2.5MPa，加三、四道周向沟槽后，可以提高密封压力。简单但不易对中，螺栓力大。(c)凹凸型压紧面（Male－femaleface）：便于对中，垫片不易被挤出和吹出，p≤6.4MPa(d)榫槽型压紧面（Tongue－grooveface）：垫片窄，螺栓力小，安装简单，不会偏，且少受冲刷和腐蚀。但是结构复杂，更换垫片困难（有小技巧：安装时在密封垫上涂石墨），适用于易燃易爆和高度或极度危害等重要场合。(e)梯形压紧面（Trapeziumface）：适用于高温，压力较高场合，O形圈、金属垫圈——八角垫、椭圆垫第二十一页，共七十七页。（a）全平面（b）突面（c）凹凸面（d）榫槽面（e）环连接面（梯形槽）第二十二页，共七十七页。突出平面型压紧面第二十三页，共七十七页。凹凸面法兰连接第二十四页，共七十七页。第二十五页，共七十七页。榫槽面法兰连接第二十六页，共七十七页。榫槽型密封面第二十七页，共七十七页。梯形槽密封面第二十八页，共七十七页。金属与金属的接触（Metaltometal）控制压缩垫片－－尽管存在垫片，在螺栓预紧后，法兰发生金属与金属的接触主要特点：将垫片压缩到预定的厚度后，继续追加螺栓载荷直到与法兰接触。优点：a当存在介质应力和温度波动时，垫片上的密封载荷不发生变化，以致接头保持在最佳的泄漏控制状态b同时螺栓不承受循环载荷，减少了发生疲劳或松脱的危险c减少了法兰的转角第二十九页，共七十七页。2）密封面应具备的表面性质：

(b)法兰密封表面加工纹路：同心圆线或螺旋线前者更好，但不易做到，绝不允许有径向划痕。检修时一定要注意清理密封面残留物时不能有径向划痕。密封面类型Ra/μmminmax全平面、突面、大凹凸面（车削）榫槽面、小凹凸面环连接面、O形凹面和槽面3.20.80.412.53.21.6(a)有一定的粗糙度管法兰密封面粗糙度的要求第三十页，共七十七页。3）法兰的类型分类方法

用途：容器法兰和管法兰；密封面宽窄：宽面法兰和窄面法兰；材料：金属和非金属，前者又分钢制、铸铁和有色金属；形状：圆形、矩形和椭圆形；制造：整体法兰和焊接法兰

国际标准化组织颁布标准：ISO7005－1：1992“金属法兰—钢法兰”，法兰类型11种。法兰的种类很多，主要用钢制圆形窄面法兰第三十一页，共七十七页。(a)带（长）颈对焊法兰

(b)带颈平焊法兰

(c)带颈承插焊法兰

(d)板式平焊法兰(e)翻边环松套法兰

(f)螺纹法兰

(g)平焊环松套法兰

(h)法兰盖

第三十二页，共七十七页。松套法兰第三十三页，共七十七页。螺纹法兰第三十四页，共七十七页。搭接法兰第三十五页，共七十七页。板式平焊法兰第三十六页，共七十七页。板式法兰第三十七页，共七十七页。4）法兰标准和选用原则容器法兰和管道法兰两种(1)容器法兰标准压力容器法兰JB4700～4707－92JB4700－92压力容器法兰分类与技术条件适用范围：公称压力0.25~6.4MPa，工作温度-20~450℃分类：甲型平焊法兰，乙型平焊法兰，长颈对焊法兰法兰、垫片、螺柱、螺母材料的匹配第三十八页，共七十七页。容器法兰公称直径：指与法兰相配的筒体或封头的公称直径。压力容器的公称直径DN：

只要是确定了公称直径和公称压力，法兰的尺寸就确定了，不论何种材料。公称压力pN：一定温度和材料的法兰的最高工作压力。容器法兰的公称压力是以16Mn在200℃时的最高操作压力为依据制订的。材料和使用温度不同时，最大允许工作压力将降低或升高如pN4.0的标准长颈法兰用16Mn，200℃以下时pmax为4.00MPa，400℃时pmax为3.08MPa；用20钢，200℃以下时pmax为2.90MPa，400℃时pmax为2.01MPa；15MnMo，200℃以下时pmax为4.27MPa，400℃时pmax为4.00MPa。第三十九页，共七十七页。法兰分类及系列参数第四十页，共七十七页。甲乙型平焊法兰的最大允许工作压力第四十一页，共七十七页。甲乙型平焊法兰的最大允许工作压力第四十二页，共七十七页。法兰、垫片、螺柱、螺母材料匹配表第四十三页，共七十七页。长颈对焊法兰的最大允许工作压力第四十四页，共七十七页。长颈对焊法兰的最大允许工作压力第四十五页，共七十七页。垫片JB4704－92非金属软垫片JB4706－92金属包覆垫片JB4705－92缠绕垫片第四十六页，共七十七页。双头螺柱JB4707－92等长双头螺柱第四十七页，共七十七页。(2)管道法兰标准我国最早的化工生产中使用的管道法兰标准是：HG5006～5026－58，其它JB74～90－59等

1988年颁布国家标准《钢制管法兰》GB9112～9131－881991年化工部颁布新标准HGJ44～76－91《钢制管法兰、垫片、紧固件》，这一标准存在与58年标准及国家标准不配套的问题，所以1997年重新修订HG20592～20635－97。石化标准SH3401～3407－96注意：管法兰标准制订了法兰的压力－温度等级，也规定了不同公称压力下法兰的最大允许工作压力，与容器法兰不同的是不管何种材料，其最大允许工作压力均小于公称压力。第四十八页，共七十七页。设备的支座1)、悬挂式支座悬挂式支座通常由两块筋板和一块底板焊接而成第四十九页，共七十七页。第五十页，共七十七页。支座号型号A、AN、B、BNJB/T4725－92，耳座××如A型、不带垫板，3号耳式支座，支座材料为Q235A.F标记为：JB/T4725-92，耳座AN3，Q235A.FJB/T4724标准规定了耳式支座的标记：第五十一页，共七十七页。2)、支腿式支座（1）公称直径DN400～1600；（2）圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5；（3）容器的总高H≤5000mm。

第五十二页，共七十七页。第五十三页，共七十七页。型号A、B支座号JB/TB4724－92，支座××支腿式支座的标记为：如容器公称直径DN800，角钢支柱支腿，不带垫板，材料为Q235-A.F，支承高度H=800mm。标记为：JB/T4713－92，支腿AN3－800第五十四页，共七十七页。3)、支承式支座（1）公称直径DN800～4000；（2）圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5；（3）容器的总高H≤10m。

第五十五页，共七十七页。型号A、B支座号JB/TB4724－92，支座××支承式支座的标记为：第五十六页，共七十七页。裙座的结构4）裙式支座第五十七页，共七十七页。5）鞍式支座鞍式支座常用于卧式设备。鞍座由一块底板、一块竖板和若干块肋板焊接而成。第五十八页，共七十七页。卧式设备一般采用双支座，一个Ⅰ型，一个Ⅱ型。其中Ⅰ型的螺栓孔为园孔，Ⅱ型的螺栓孔为长园孔。第五十九页，共七十七页。鞍式支座的位置布置应符合A≤Ri/2和A≤L/2。AL第六十页，共七十七页。1.2.4设备的开孔1)、设备开孔的装置设备的管口与凸缘人孔手孔及检查孔第六十一页，共七十七页。第六十二页，共七十七页。一、补强结构补强结构局部补强整体补强补强圈补强厚壁接管补强整锻件补强1.2.3设备的开孔第六十三页，共七十七页。（1）补强圈补强结构：补强圈贴焊在壳体与接管连接处，见（a）图。优点：结构简单，制造方便，使用经验丰富；图4-37（a）缺点：1）与壳体金属之间不能完全贴合，传热效果差，在中温以上使用时，存在较大热膨胀差，在补强局部区域产生较大的热应力；2）与壳体采用搭接连接，难以与壳体形成整体，抗疲劳性能差。1.2.3设备的开孔第六十四页，共七十七页。中低压容器应用最多的补强结构，一般使用在静载、常温、中低压、材料的标准抗拉强度低于540MPa、补强圈厚度小于或等于1.5δn、壳体名义厚度δn不大38mm的场合。应用：HG21506-92《补强圈》，JB/T4736-95《补强圈》标准：1.2.3设备的开孔第六十五页，共七十七页。（2）厚壁接管补强结构：在开孔处焊上一段厚壁接管，见（b）图。特点：补强处于最大应力区域，能更有效地降低应力集中系数。接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易检验，补强效果较好。图4-37（b）高强度低合金钢制压力容器由于材料缺口敏感性较高，一般都采用该结构，但必须保证焊缝全熔透。应用：1.2.3设备的开孔第六十六页，共七十七页。图4-37（c）（3）整锻件补强整体锻件1.2.3设备的开孔第六十七页，共七十七页。补强金属集中于开孔应力最大部位，能最有效地降低应力集中系数；可采用对接焊缝，并使焊缝及其热影响区离开最大应力点，抗疲劳性能好，疲劳寿命只降低10～15%。重要压力容器，如核容器、材料屈服点在500MPa以上的容器开孔及受低温、高温、疲劳载荷容器的大直径开孔容器等。结构：将接管和部分壳体连同补强部分做成整体锻件，再与壳体和接管焊接，见（c）图。优点：缺点：锻件供应困难，制造成本较高。应用：1.2.3设备的开孔第六十八页，共七十七页。二、开孔补强设计准则指采取适当增加壳体或接管厚度的方法将应力集中系数减小到某一允许数值。开孔补强设计：开孔补强设计准则弹性失效设计准则——等面积补强法塑性失效准则—极限分析法1.2.3设备的开孔第六十九页，共七十七页。（1）等面积补强定义：壳体因开孔被削弱的承载面积，须有补强材料在离孔边一定距离范围内予以等面积补偿。原理：以双向受拉伸的无限大平板上开有小孔时孔边的应力集中作为理论基础的，即仅考虑壳体中存在的拉伸薄膜应力，且以补强壳体的一次应力强度作为设计准则。故对小直径的开孔安全可靠。问题：没有考虑开孔处应力集中的影响，没有计入容器直径变化的影响，补强后对不同接管会得到不同的应力集中系数，即安全裕量不同，因此有时显得富裕，有时显得不足。优点：长期实践经验，简单易行，当开孔较大时，只要对其开孔尺寸和形状等予以一定的配套限制，在一般压力容器使用条件下能够保证安全，因此不少国家的容器设计规范主要采用该方法，如ASMEⅧ-1和GB150等。1.2.3设备的开孔第七十页，共七十七页。带有某种补强结构的接管与壳体发生塑性失效时的极限压力和无接管时的壳体极限压力基本相同。（2）极限分析补强定义：1.2.3设备的开孔第七十一页，共七十七页。焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上等等三、允许不另行补强的最大开孔直径强度裕量接管和壳体实际厚度大于强度需要的厚度接管根部有填角焊缝上述因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的开孔接管，可以不予补强。1.2.3设备的开孔第七十二页，共七十七页。GB150规定：在设计压力≤2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径≤89mm时，只要接管最小厚度满足表4-14要求，就可不另行补强。表4-14不另行补强的接管最小厚度mm6.05.04.03.5897665574845383225接管公称外径最小厚度1.2.3