6.1法蘭連接5.1.1.法蘭連接結構與密封原理1.連接結構：第六章壓力容器零部件設計1法蘭標準：ASMEB16.5-2003管法蘭和法蘭管件ASMEB16.1-1998鑄鐵管法蘭和法蘭管件（25、125和250磅級）ASMEB16.47a-1998大直徑管鋼制法蘭（NPS26~NPS60）ASMEB16.42-1998球墨鑄鐵管法蘭和法蘭連接管配件墊片標準：ASMEB16.20HGT20632-2009鋼制管法蘭用具有覆蓋層的齒形組合墊(Class系列)ASMEB16.20a-2000管道法蘭用環(huán)墊式、螺旋纏繞式和夾層式金屬墊片ASMEB16.21-1992管法蘭用非金屬平墊片2法蘭連接結構（外觀）3法蘭連接結構（剖開看）42.法蘭密封原理法蘭密封面泄漏的原因：●密封墊表面與法蘭密封面之間有空隙,或截面內有毛細管——泄漏通道?！衩芊饷鎯蓚冉橘|有壓差——推動力。從法蘭密封連接過程看其密封原理：（1）安裝過程——擰緊螺栓,墊片被壓緊（墊內毛細管被切斷；消除了與法蘭密封面之間的空隙）。墊片單位面積上所受的壓緊力，稱為墊片密封比壓。當墊片密封比壓達到某一值時，便具備了初始密封條件，此時的比壓稱為預緊密封比壓。5（2）工作條件下——介質壓力和溫度均升高?！菟ū焕欤ㄌm變形，法蘭密封面相對有分離趨勢。致使墊片比壓下降?！獕|片回彈，補償或部分補償了法蘭分離的位移。此時的殘余比壓若不小于某一值（稱為工作密封比壓），仍可保持良好密封狀態(tài)。否則，將發(fā)生泄漏。6看看法蘭連接的工作過程76.1.2.法蘭分類1.整體法蘭——法蘭與設備或管道不可拆卸。1）平焊法蘭——板式平焊法蘭，帶頸平焊法蘭8板式平焊管法蘭2）.對焊法蘭92.松套法蘭平焊環(huán)松套板式翻邊松套板式103.螺紋法蘭

——法蘭與設備或管道之間以螺紋連接。116.1.3影響法蘭密封的因素因素1.螺栓預緊力——大小合適。墊片受力均勻。螺栓采取小直徑多數量(四的倍數）。對稱擰緊的方法。12因素2.法蘭密封面形式13因素3.墊片性能墊片密封面的塑性變形能力

——實現初始密封；墊片材料及結構的回彈能力

——提高工作狀態(tài)下的殘余密封比壓。耐腐蝕能力。力學性能，尤其抗高溫蠕變能力。工作溫度下的變質硬化或軟化性。14看看墊片壓縮回彈性能試驗15墊片類型：161718192021因素4.法蘭的剛度——法蘭在外力作用下抵抗變形的能力。剛度小——受力後變形大，墊片受力不均，易泄漏。法蘭受力：思考：法蘭將如何變形？22法蘭變形1:法蘭軸向翹曲變形23法蘭變形2法蘭環(huán)向翹曲變形24如何提高—增加法蘭厚度；—減小螺栓力與墊片力作用點間距離；—增大法蘭盤外徑；—螺栓數量要足夠。25

因素五.操作條件壓力高—介質泄漏的推動力大。溫度高

—介質的粘度低，滲透性強，容易泄漏；

—介質的腐蝕性能增強；

—法蘭、螺栓及墊片易發(fā)生蠕變，墊片比壓下降；

—非金屬墊片易發(fā)生老化，喪失塑性。·溫度壓力聯合作用，并且反復波動，墊片容易發(fā)生“疲勞”失效。266.1.4法蘭標準1.壓力容器法蘭標準1）甲型平焊法蘭272）乙型平焊法蘭3）長頸對焊法蘭28壓力容器法蘭的選用確定法蘭連接尺寸的基本參數：——公稱壓力（PN）和公稱直徑（DN)。①.公稱直徑的確定：

◎管法蘭—與相聯接管子的公稱直徑相同；

◎壓力容器法蘭—·板卷筒體，與相聯接筒體的公稱直徑相同；

·無縫鋼管作筒體，與相聯接無縫管的公稱直徑相同。29公稱壓力

PN

法蘭材質最大允許工作壓力(MPa)-20~200℃300℃350℃

0.6Q235-A0.40.330.30

16MnR0.60.510.4915MnVR0.650.630.6法蘭公稱壓力的確定：②.公稱壓力的確定：基準：以16MnR在200℃時的力學性能為基準確定法蘭尺寸系列。

即基準條件下，法蘭的最大允許操作壓力為該法蘭的公稱壓力。30③確定壓力容器法蘭PN—JB4700-92(見書P156,P329)（1）.壓力容器法蘭材質為20R，300℃時設計壓力為1.0MPa。其公稱壓力應該為多少？（2）管法蘭材質為Q235-A,選用PN=0.6MPa，問300℃時能否承受0.4MPa的工作壓力？判斷一下：31壓力容器法蘭設計步驟：（1）確定DN;（2）根據法蘭材質、工作溫度和最高工作壓力，確定PN；（3）由PN,DN確定法蘭形式及連接尺寸、螺栓尺寸及數量。（4）根據介質工作溫度、工作壓力確定密封面及墊片類型；（5）確定螺栓、螺帽材質；（6）繪制草圖。322.管法蘭管法蘭標準：1）HG20592~20635——97

?鋼制管法蘭、墊片、緊固件?2）GB9112~9123?鋼制管法蘭?注：?壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程?推薦1）。33a.板式平焊HG20592-97管法蘭類型：b.帶頸對焊法蘭34c.帶頸平焊d.承插焊e.平焊環(huán)松套板式f.翻邊松套板式35g.螺紋法蘭方法蘭橢圓形法蘭h.法蘭蓋36例題為一臺精流塔配一對連接塔身與封頭的法蘭。塔的內徑為1000mm,操作溫度為280o，設計壓力為0.2MPa。塔體材質為Q235-B。介質無腐蝕性及其他危害。解：1.確定DNDN=1000mm（板卷筒體）。

2.確定PN法蘭材質也采用Q235-BR,根據操作溫度（280°C）及設計壓力（0.2MPa)，查溫度/壓力表（JB4700-92),得PN=0.6(MPa)。

3.由DN和PN，查尺寸標準JB4701-92,確定連接尺寸及螺栓的規(guī)格數量。螺栓M20,36個37

4.確定密封面形式及墊片。查表6-1，確定采用平形密封面，墊片采用耐油橡膠石棉墊。墊片尺寸由相應標準確定。表6-3給出參考寬度值：20mm。

5.確定螺栓螺帽材質。由相應標準查得。表6-6給出參考值：螺栓螺母均為Q235-A。

6.繪草圖。螺栓M20,36個386.2容器支座作用：支撐容器的重量；固定位置。6.2.1臥式容器支座種類：——鞍座——圈座——支腿雙鞍式支座391).支座反力計算每一支座的反力：F=mg/2式中mg——設備總重。2).筒體軸向彎矩哪里較大？◎支座處(2-2截面）彎矩為負，橫截面的上部受拉，下部受壓◎兩支座中間處（1-1截面）：彎矩為正——橫截面上部受壓，下部受拉。筒體受壓處可能出現何種破壞形式？方向如何？403).筒體的軸向應力計算在跨距中點：載荷——介質壓力，彎矩。在支座處：當A≤Rm/2時，封頭有支撐作用，保持筒體的圓形，保證了局部剛度?！啊鄙喜繛樨摚?”下部為正。414).筒體軸向應力的驗算判據：B值得計算：1）由Rm和Se計算A:2）由A，依據材料線求B值；3）如A在材料線左側，由下式計算：425）雙鞍式支座的結構及其標準（1）結構43材質：墊板—與筒體相同，其它---Q235-A.F。44（2）鞍座標準及其標記鞍座分為輕型（A）和重型（B）（BⅠ~BⅤ）。固定式——F型；活動式——S型。標準號：JB/T4712-92.

鞍座標記：JB/T4712-92鞍座[型號][公稱直徑]-[F或S]例如：DN2600的輕型鞍座標記為JB/T4712-92鞍座A2600-FJB/T4712-92鞍座A2600-S456).鞍座的位置——A的確定：A≤Do/4,且不大于0.2L。最大不大于0.25L。L——封頭赤道圓（切點）間的距離。A——赤道圓至支座中心線間的距離。思考：在施工圖上，L,A標注在赤道圓上，可否？466.2.2立式容器支座1.耳式支座2.裙座3.懸掛式支座4.支撐式支腳476.3容器的開孔補強6.3.1.容器開孔應力集中現象開孔處出現應力集中，應力集中系數為：

K=σ實際/σ膜其大小為多少？見平板開孔試驗測試：實測結果：K≈3即應力集中點的實際應力大約為膜應力的3倍。486.3.2.開孔補強原則與補強結構1.開孔補強原則：

——等面積補強。即規(guī)定局部補強的金屬截面積必須等于或大于開孔減去的殼體截面積。（1）補強圈結構●材質厚度一般與殼體相同；●補強圈要與殼體、接管很好地焊接，以同時受力?！裱a強板上有一個M10小孔，用以檢查焊縫缺陷；名曰泄漏信號孔。2.補強結構：49若須補強的接管較多，可采取增加殼體壁厚的辦法，也稱為整體補強。（2）加強元件結構（3）整體補強結構503.不另行補強的最大開孔直徑同時滿足如下要求的，可不另行不強：（1）殼體設計壓力p≤2.5MPa;（2）兩相鄰孔中心距不小于兩孔直徑之和；（3）接管的外徑不大于89mm；（4）接管的最小壁厚滿足下表要求：接管外徑253238

45

48

57

657689最小壁厚3.54.05.06.0516.3.3.等面積補強的設計方法1.開孔有效補強范圍及補強面積的計算

等面積補強——補強的金屬量等于或大于開孔所削弱的金屬量。圖上看，應該考慮的截面是強度削弱較大的截面

——軸（縱）向截面的面積：52B=2dd=接管內徑+2C(C=C1+C2)53

等面積補強，縱截面上的投影面積要滿足下式：

A1+A2+A3≥AA1—殼體的貢獻（有效壁厚減去計算壁厚部分）；A2—接管的貢獻（有效壁厚減去計算壁厚部分）；A3—焊縫金屬截面積;A—殼體上需要補強的截面積。（表6-20P179）54在補強區(qū)范圍內，設Ae=A1+A2+A3如果Ae≥A,則無需補強；如果Ae

＜A，則需要補強。補強面積為

A4=A-Ae552.開孔補強設計步驟：（1）確定殼體及接管的計算壁厚S和St,C、C2以及d；（2）確定有效寬度B和高度h1

、h2

；（3）計算A1、

A2、A3和A；（