《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》(第2版)董大勤編著課件《法蘭與支座》ppt

1、第十二章 法蘭聯(lián)接,,,,聯(lián)接件強(qiáng)度破壞很少見(jiàn)，多是密封不好而泄漏。設(shè)計(jì)中要防止介質(zhì)泄漏。,,,,,12.1壓力容器法蘭,一、法蘭密封原理1、組成,2、密封原理1）、預(yù)緊工況初始密封條件：壓緊應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件預(yù)緊密封比壓：形成初始密封條件時(shí)墊圈單位面積上的壓緊力密封比壓主要決定于墊片材質(zhì)墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證密封比壓，預(yù)緊力越大，螺栓和法蘭尺寸也越大墊片不應(yīng)過(guò)寬,

2、2）、操作工況,工作密封比壓:內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應(yīng)力，墊片有足夠回彈，補(bǔ)償變形，當(dāng)墊圈上的比壓下降到某一臨界值時(shí)，回彈不足，介質(zhì)發(fā)生泄漏，這一臨界值稱為工作密封比壓。,3)、法蘭密封條件預(yù)緊時(shí)：墊圈單位面積上的壓緊力不小于預(yù)緊密封比壓工作時(shí)：墊圈單位面積上的壓緊力高于工作密封比壓,,3、法蘭的失效形式：界面泄漏和滲透泄漏,二、法蘭結(jié)構(gòu)與分類,1、按接觸面形式分窄面法蘭寬面法蘭2、按整體性程度分松式法蘭整體法蘭任

3、意式法蘭,整體法蘭,松式法蘭,,,三、影響密封的主要因素1、法蘭密封面型式2、螺栓預(yù)緊力3、墊片4 、法蘭剛度5、操作條件,平面型凹凸面形榫槽面型,,,,,,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。接觸面積大，預(yù)緊時(shí)墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。,防止墊片被擠出，適用于壓力較高。,槽中墊片不被擠動(dòng)。螺栓力較小。獲得良好的密封效果。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更換墊片較困難。榫面容易損壞，適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。壓力不

4、大時(shí)，即使直徑較大，也能很好密封。,,,錐形密封面　　　　　　　梯形槽密封面,密封面型式選擇，主要考慮壓力、溫度、介質(zhì),,法蘭的翹曲變形,,增加法蘭厚度可增加其強(qiáng)度增加與法蘭連接處的器壁厚度可增加其剛度盡可能減小螺栓孔中心圓直徑,墊片,墊片是法蘭密封的基礎(chǔ)墊片適當(dāng)變形和回彈能力是形成密封的必要條件。墊片分類：非金屬、非金屬與金屬混合制的墊片、金屬墊片材料的選擇：根據(jù)溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕決定，同時(shí)考慮密封面形式、螺栓力的大小以

5、及裝卸要求等。,非金屬墊片：,材料：橡膠石棉板、　　　聚四氟乙烯等。特點(diǎn)：柔軟，但耐溫度和壓力性能較金屬墊片差適用：只適用于常、中溫和中、低壓設(shè)備和管道,金屬墊片：,材料：要求軟韌，一般不要求強(qiáng)度高，　　　常用軟鋁、紫銅、鐵(軟鋼)、蒙耐爾合金 （含Ni67％，Cu30％，Cr4～5％)鋼等適用：主要用于中、高溫和中、高壓法蘭密封,金屬與非金屬混合制墊片：,用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、0Cr18Ni9等）將非金屬包起來(lái)

6、；薄低碳鋼帶(或合金鋼帶)與石棉帶一起繞制而成。,金屬包墊片纏繞墊片,,,,四、容器法蘭標(biāo)準(zhǔn),1、類型與結(jié)構(gòu)甲型平焊法蘭（JB5701-92)乙型平焊法蘭（JB5702-92)長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭（JB5703-92)帶襯環(huán),,厚度更大的頸，剛性大。更高壓力范圍(0.6MPa～6.4MPa)更高直徑范圍(300mm～2000mm)，適用溫度范圍為-20℃～450℃。,平焊與對(duì)焊法蘭都有帶襯環(huán)的與不帶襯環(huán)的兩種。當(dāng)

7、設(shè)備是由不銹鋼制作時(shí)，采用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環(huán)，可以節(jié)省不銹鋼。,,2、尺寸系列兩個(gè)基本參數(shù)按公稱壓力分為七個(gè)等級(jí),0.25、0.60、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4,公稱直徑公稱壓力,公稱直徑與公稱壓力,由法蘭標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭尺寸的依據(jù)只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，法蘭的尺寸也就確定了。壓力容器法蘭公稱直徑同壓力容器例如DN 1000mm的壓力容器，應(yīng)當(dāng)配用DN 1000mm的壓力容器法蘭。,法蘭公稱壓力：,與

8、最大操作壓力、操作溫度以及材料有關(guān)定義：以16MnR在200℃時(shí)的機(jī)械性能為基準(zhǔn)確定法蘭尺寸，在200℃時(shí)，它的最大允許操作壓力就認(rèn)為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。,公稱壓力PN 0.6MPa法蘭，用16MnR制造的，在200℃時(shí)，最大允許操作壓力0.6MPa。高于200℃的最大操作壓力將低于它的公稱壓力0.6MPa。低于200℃仍按200℃確定其最高工作壓力。,材料改為Q235-A，機(jī)械性能比16MnR差，公稱壓力PN0.6MP

9、a的法蘭，200℃操作，最大允許操作壓力低于公稱壓力。材料由16MnR改為15MnVR，機(jī)械性能優(yōu)于16MnR，公稱壓力PN0.6MPa的法蘭，在200℃操作時(shí)，最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。,,,3、標(biāo)準(zhǔn)中法蘭尺寸的確定4、最大允許工作壓力5、容器法蘭的確定,,材料溫度法蘭形式墊片,16MnR200℃,公稱壓力的確定：,選配法蘭按照設(shè)計(jì)壓力小于最大允許工作壓力確定公稱壓力,為操作溫度300℃，設(shè)計(jì)壓力0.6M

10、Pa的容器選配法蘭（確定公稱壓力）。材料15MnVR按公稱壓力0.6MPa查取。材料20R按公稱壓力1.0MPa查取尺寸。,,,,,,,,7、法蘭標(biāo)記,,法蘭C-T 800-1.6 JB/T4702 -2000公稱壓力1.6MPa，公稱直徑800mm的襯環(huán)榫槽密封面乙型平焊法蘭的榫面法蘭,選配法蘭步驟,1、根據(jù)公稱直徑和設(shè)計(jì)壓力，先初選法蘭結(jié)構(gòu)類型2、根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、法蘭材料，確定法蘭公稱壓力3、根據(jù)公稱工程直徑和公

11、稱壓力，驗(yàn)證法蘭類型4、根據(jù)法蘭的公稱直徑和公稱壓力，然后查標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭尺寸5、根據(jù)法蘭型式、材料、設(shè)計(jì)溫度等選配螺栓、螺母及墊片。,,,選配法蘭步驟,,公稱直徑,設(shè)計(jì)壓力,初選法蘭結(jié)構(gòu)類型,設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度法蘭材料,,確定法蘭公稱壓力,最大允許工作壓力,,,,公稱直徑公稱壓力,驗(yàn)證法蘭類型,,,公稱直徑公稱壓力,查標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭尺寸,,,法蘭型式材料設(shè)計(jì)溫度,選配螺栓、螺母及墊片,,,1,2,3,4,5,例：塔身與封頭的

12、法蘭。塔內(nèi)徑1000mm，操作溫度280℃，設(shè)計(jì)壓力0.2MPa。Q235-A。,壓力不高，直徑不大，根據(jù)操作溫度、設(shè)計(jì)壓力、初選甲型平焊法蘭，平面密封面；根據(jù)操作溫度、設(shè)計(jì)壓力、所用材料，確定公稱壓力為0.6MPa；驗(yàn)證法蘭類型；查表得法蘭的各部尺寸，聯(lián)接螺栓M20，共36個(gè)；查表確定螺栓、螺母及墊片；用甲型平焊法蘭、平面密封面，墊片用石棉橡膠板聯(lián)接螺栓M20，共36，材料Q235-A,,13.2管法蘭標(biāo)準(zhǔn),同樣公稱直徑

13、的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，不能互相代用。管法蘭的型式除平焊、對(duì)焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。管法蘭標(biāo)準(zhǔn)查選方法、步驟與壓力容器法蘭同。,思考題：,1.法蘭墊片密封的原理是什么？影響密封的因素有哪些？2.法蘭的型式有哪些？各有什么特點(diǎn)？3.法蘭密封面型式有哪些？各適用什么場(chǎng)合？4.常用的墊片材料有哪些？5.標(biāo)準(zhǔn)中法蘭尺寸確定的依據(jù)?確定法蘭尺寸的兩個(gè)參數(shù)是?,,,第十四章 容器支座,一、臥式

14、容器支座1、分類鞍座、圈座、支腿,,鞍座圈座支腿,2、鞍座結(jié)構(gòu)及選用,輕型（A型）和重型（B型）（BI-BV）帶墊板和不帶墊板F型和S型焊制和彎制包角120°和150 °,,帶墊板,有效厚度小于等于3mm容器有熱處理要求容器與鞍座溫差大于200 ℃容器材質(zhì)為不銹鋼,每種型式鞍座又分為固定式支座（F)和滑動(dòng)式支座（S) F型：底板上開(kāi)圓形螺栓孔S型：底座開(kāi)長(zhǎng)圓形螺栓孔；防止熱脹等原因

15、對(duì)設(shè)備造成附加應(yīng)力,,焊制腹板和底板焊接在一起彎制腹板和底板為一體,鞍座包角120°或150°，安放穩(wěn)定，分散應(yīng)力。,《鞍式支座》標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712-92 根據(jù)容器公稱直徑和重量選用基本尺寸：高度、寬度b、包角和腹板厚度,選用原則,實(shí)際承受的最大載荷必須小于鞍座得允許載荷即：Qmax<[Q]Qmax：實(shí)際操作，水壓試驗(yàn)[Q]：標(biāo)準(zhǔn)高度（200），隨高度升高而降低F型和S型搭配使用,鞍座

16、與筒體端部距離A確定（雙鞍座）： 當(dāng)L/D較大，且無(wú)加強(qiáng)圈，應(yīng)盡量利用封頭對(duì)支座處筒體的加強(qiáng)作用，取A≤0.25D；當(dāng)筒體的L/D較小， L/D或有加強(qiáng)圈時(shí)，取A≤0.2L。,3 圈座,采用圈座的情況：對(duì)于大直徑薄壁容器和真空容器，因其自身重量可能造成嚴(yán)重?fù)锨欢嘤趦蓚€(gè)支承的長(zhǎng)容器。除常溫常壓下操作的容器外，至少應(yīng)有一個(gè)圈座是滑動(dòng)支承的。,4 腿式支座,簡(jiǎn)稱支腿連接處造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，只適用于小型設(shè)備（DN≤1600、L≤

17、5m）。腿式支座的結(jié)構(gòu)型式、系列參數(shù)等參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4714-92 《腿式支座》。,,二、立式容器支座1、分類耳式、支承式、裙座、支腿2、耳式支座,,,兩類:A型（短臂）和B型（長(zhǎng)臂）每類又分為帶墊板與不帶墊板兩種結(jié)構(gòu),,設(shè)備較大或器壁較薄 不銹鋼制設(shè)備，合金元素的流失標(biāo)準(zhǔn)耳式支座的材料為Q235-A.F,耳式支座選用的方法：,（1）估算設(shè)備總重，算每個(gè)支座（按2個(gè)計(jì)算）的負(fù)荷Q值；（2）確定支座型式，從表按

18、允許負(fù)荷Q允大于實(shí)際負(fù)荷Q，選支座。 小型設(shè)備耳式支座，可支承在管子或型鋼制的立柱上。大型設(shè)備的支座往往擱在鋼梁或混凝土制的基礎(chǔ)上。,3、支承式,,用角鋼、槽鋼制作，或用數(shù)塊鋼板焊成(A)鋼管(B),都帶墊板型式、結(jié)構(gòu)、尺寸及材料JB/T 4724-92 《支承式支座》。,支承式支座的選用：,簡(jiǎn)單輕便局部應(yīng)力較大，當(dāng)殼體剛度較小、殼體和支座材料差異或溫度差異較大時(shí)，或殼體需焊后熱處理，應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)板。加強(qiáng)板的材料應(yīng)和殼體材料相同

19、或相似。,裙式支座,塔設(shè)備最常用裙式支座。目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。各部分尺寸均需通過(guò)計(jì)算或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)確定。,思考題：,1、臥式容器和立式容器的支座有哪幾種？2、雙鞍座臥式容器支座位置按哪些原則確定？,,,第三節(jié)檢查孔,一、分類人孔手孔螺紋塞孔,,二、人孔1、標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼人孔標(biāo)準(zhǔn)HGJ504~513---86碳素剛、低合金鋼人孔和手孔標(biāo)準(zhǔn)HG21514~21535---95說(shuō)明：聯(lián)接 用 鋼制管法蘭、墊片、緊固件,,2、人孔結(jié)構(gòu)