天津大学《化工机械基础》课件化工机械基础3-5.pptVIP

第五节法兰联接生产工艺要求，或为制造、运输、安装、检修方便，常采用可拆卸的联接结构。常见可拆卸结构：法兰联接、螺纹联接、承插式联接。可拆卸联接应确保接口密封的可靠性。法兰联接强度较好和紧密性，适用尺寸范围宽，设备和管道应用最普遍。法兰联接不能很快装配与拆卸，制造成本较高。设备法兰与管法兰均已制定出标准。根据公称直径和公称压力，可以从标准中查到，少量超出标准规定范围法兰，才需进行设计。一、法兰联接结构与密封原理组合件法兰密封的原理预紧力压紧垫片。压紧应力（垫片密封比压力）到一定数值使垫片变形，密封面上微隙被填满，形成初始密封条件。密封比压力主要决定于垫片材质。垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大，螺栓和法兰尺寸也越大，所以垫片不应过宽，更不应该把整个法兰面都铺满垫片。工作状态内压轴向力拉伸，降低了压紧应力。垫片有足够回弹，补偿变形，预紧密封比压值不小于某一值(工作密封比压)，保持良好密封。反之，回弹不足，则此密封失效。密封元件在操作压力作用下，仍然保持一定的残余压紧力。螺栓和法兰须有足够大的强度和刚度，不发生过大的变形。二、法兰的分类（一）整体法兰１．平焊法兰，制造容易，应用广泛，但刚性较差。法兰附近筒壁的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以平焊法兰适用的压力范围较低（PN4.0MPa）。２．对焊法兰又称高颈法兰或长颈法兰。（二）松式法兰法兰与容器或管道不连接，比整体式连接强度差法兰盘可用不同材料，用于铜制、铝制、陶瓷、石墨及其非金属材料的设备或管道上。受力后无附加弯曲应力，只适用于压力较低场合（三）任意式法兰整体性介于整体法兰和松式法兰之间，包括未焊透的焊接法兰。螺纹法兰多用于高压管道三、法兰分类四、影响法兰密封的因素影响法兰密封的因素主要有：螺栓预紧力；密封面型式；垫片性能；法兰刚度；操作条件。㈠螺栓预紧力螺栓预紧力是影响密封一个重要因素。预紧力使垫片压紧并实现初始密封。预紧力过大则垫片被压坏或挤出。预紧力通过法兰密封面传递给垫片，良好的密封，必须使预紧力均匀地作用于垫片。当需要预紧力一定时，采取增加螺栓个数、减小螺栓直径对密封有利㈡压紧面（密封面）法兰联接密封性能与密封面型式有关。加工精度不要过高，螺栓力也不要过大。硬金属垫片的压紧面精度要求较高。无径向划痕压紧面平直度，与轴线的垂直、同心，是保证均匀压紧的前提减小接触面积，降低预紧力。注意别压坏垫片。密封面型式选择，考虑形状、材料，也要考虑压力、温度、介质等工艺条件。压力容器和管道中常用的密封面：1、平面形压紧面（突面）光滑平面，可车制密纹水线。结构简单，加工方便，便于进行防腐衬里。接触面积大，垫片容易往两边挤，不易压紧。PN≤2.5MPa，介质无毒2、凹凸面凸面和凹面相配合，凹面上放置垫片，防止垫片被挤出，适用于压力较高。DN≤800mmPN≤6.4MPa3、榫槽面4、全平面与环连接面全平面密封适合于压力较小的场合（PN≤1.6MPa）；环连接面主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上，适用压力范围为（6.3MPa≤PN≤25.0MPa）。㈢垫片性能垫片适当变形和回弹能力是形成密封的必要条件。最常用垫片分为非金属、金属、非金属与金属混合制的垫片非金属垫片：石棉橡胶板、石棉板、聚四氟乙烯及聚乙烯等。柔软、耐腐蚀耐温度和压力性能较金属垫片差。只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。金属与非金属混合制垫片：金属包垫片及缠绕垫片等。金属包垫片用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni9等）将非金属包起来；金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕制而成。不带定位圈和带定位圈。金属包垫片及缠绕垫片较单纯的非金属垫片有较好的性能，适应的温度与压力范围较高一些。金属垫片：材料一般并不要求强度高,而是要求软韧。常用是软铝、紫铜、铁(软钢)、蒙耐尔合金(Ni67-68％，Cu27-29％，Fe2-3％,Mn1.2-1.8%)钢等。主要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。垫片材料的选择：根据温度、压力以及介质腐蚀决定，同时考虑密封面形式、螺栓力的大小以及装卸要求等。查表3-17四、法兰标准及选用石油、化工上用的法兰标准有两类，一类是压力容器法兰标准一类是管法兰标准㈠压力容器法兰标准1．平焊法兰：2．对焊法兰长颈对焊法兰有厚度更大的颈，刚性大。更高压力范围(PN0.6MPa～6.4MPa)和直径范围(DN300mm～2000mm)，适用温度范围为-70℃～450℃。乙型平焊法兰中DN2000mm以下规格包括