压力容器零部件设计--法兰与垫片.ppt

6.1 法兰连接 5.1.1.法兰连接结构与密封原理 1.连接结构： 法兰标准： ASME B16.5-2003 管法兰和法兰管件 ASME B16.1-1998 铸铁管法兰和法兰管件（25、125和250磅级） ASME B16.47a-1998 大直径管钢制法兰（NPS 26~NPS 60） ASME B16.42-1998 球墨铸铁管法兰和法兰连接管配件 垫片标准： ASME B16.20 HGT 20632-2009 钢制管法兰用具有覆盖层的齿形组合垫(Class系列) ASME B16.20a-2000 管道法兰用环垫式、螺旋缠绕式和夹层式金属垫片 ASME B16.21-1992 管法兰用非金属平垫片 2.法兰密封原理 法兰密封面泄漏的原因： ●密封垫表面与法兰密封面之间有空隙,或截面内有毛细管——泄漏通道。 ●密封面两侧介质有压差——推动力。 从法兰密封连接过程看其密封原理： （1）安装过程——拧紧螺栓,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）。 垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。 当垫片密封比压达到某一值时，便具备了初始密封条件，此时的比压称为预紧密封比压。 （2）工作条件下——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离趋势。致使垫片比压下降。 ——垫片回弹，补偿或部分补偿了法兰分离的位移。 此时的残余比压若不小于某一值（称为工作密封比压），仍可保持良好密封状态。否则，将发生泄漏。 6.1.2.法兰分类 1.整体法兰——法兰与设备或管道不可拆卸。 1）平焊法兰——板式平焊法兰，带颈平焊法兰 2.松套法兰 3.螺纹法兰——法兰与设备或管道之间以螺纹连接。 6.1.3 影响法兰密封的因素 因素1.螺栓预紧力—— 大小合适。 垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量(四的倍数）。 对称拧紧的方法。 因素2.法兰密封面形式 因素3. 垫片性能 垫片密封面的塑性变形能力 ——实现初始密封； 垫片材料及结构的回弹能力 ——提高工作状态下的残余密封比压。 耐腐蚀能力。 力学性能，尤其抗高温蠕变能力。 工作温度下的变质硬化或软化性。 垫片类型： 因素五.操作条件 压力高—介质泄漏的推动力大。 温度高 —介质的粘度低，渗透性强，容易泄漏； —介质的腐蚀性能增强； —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。 ·温度压力联合作用，并且反复波动，垫片容易发生“疲劳” 失效。 6.1.4 法兰标准 1.压力容器法兰标准 压力容器法兰的选用 确定法兰连接尺寸的基本参数： ——公称压力（PN）和公称直径（DN)。 ①.公称直径的确定： ◎管法兰—与相联接管子的公称直径相同； ◎压力容器法兰— ·板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相同； ·无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公称直径相同。 压力容器法兰设计步骤： （1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确定PN； （3）由PN,DN确定法兰形式及连接尺寸、螺栓尺寸及数量。 （4）根据介质工作温度、工作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 管法兰标准： 1）HG20592~20635——97 ?钢制管法兰、垫片、紧固件? 2）GB9112~9123 ?钢制管法兰? 注：?压力容器安全技术监察规程?推荐1）。 HG20592-97 管法兰类型： a.板式平焊 c.带颈平焊 例题为一台精流塔配一对连接塔身与封头的法兰。塔的内径为1000mm,操作温度为280o，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。 4.确定密封面形式及垫片。 查表6-1，确定采用平形密封面，垫片采用耐油橡胶石棉垫。垫片尺寸由相应标准确定。表6-3 给出参考宽度值：20mm。 5.确定螺栓螺帽材质。由相应标准查得。表6-6给出参考值：螺栓螺母均为Q235-A。 6.绘草图。 6.2 容器支座 作用：支撑容器的重量；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？ 3).筒体的轴向应力计算 在跨距中点：载荷——介质压力，弯矩。 4).筒体轴向应力的验算 判据： （2）鞍座标准及其标记 鞍座分为轻型（A）和重型（B）（BⅠ~BⅤ）。 固定式——F型；