2.1章教案容器零部件ppt課件

1、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：第六章第六章 壓力容器零部件設計壓力容器零部件設計法蘭連接結構外觀）法蘭連接結構剖開看）2.法蘭密封原理法蘭密封原理法蘭密封面泄漏的原因：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密封墊表面與法蘭密封面之間有空隙,或截面內有或截面內有毛細管毛細管泄漏通道。泄漏通道。密封面兩側介質有壓差密封面兩側介質有壓差推動力。推動力。從法蘭密封連接過程看其密封原理：從法蘭密封連接過程看其密封原理：（1安裝過程安裝過程擰緊螺栓擰緊螺栓,墊片被壓緊墊內毛細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）。管被切斷；消除了與法蘭

2、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。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。件，此時的比壓稱為預緊密封比壓。（2工作條件下介質壓力和溫度均升高。螺栓被拉伸，法蘭變形，法蘭密封面相對有分離趨勢。致使墊片比壓下降。墊片回彈，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。6.1.2.法蘭分類法蘭分類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

3、蘭2.松套法蘭平焊環(huán)松套板式翻邊松套板式3.螺紋法蘭法蘭與設備或管道之間以螺紋連接。6.1.3 影響法蘭密封的因素因素因素1.螺栓預緊力螺栓預緊力大小合適。大小合適。墊片受力均勻。螺栓采取小直徑多數(shù)量墊片受力均勻。螺栓采取小直徑多數(shù)量(四四的倍數(shù)）。的倍數(shù)）。 對稱擰緊的方法。對稱擰緊的方法。因素因素2.法蘭密封面形式法蘭密封面形式因素因素3. 墊片性能墊片性能 墊片密封面的塑性變形能力 實現(xiàn)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。墊片類型：墊片類型： 因素因素4.法蘭的剛度法蘭的剛度法蘭

4、在外力作用下抵抗變形的能力。法蘭在外力作用下抵抗變形的能力。剛度小剛度小受力後變形大，墊片受力不均，易泄受力後變形大，墊片受力不均，易泄漏。漏。法蘭受力：法蘭受力：考慮：法蘭將如何變形？法蘭變形法蘭變形1:法蘭變形法蘭變形2增加法蘭厚度；增加法蘭厚度；減小螺栓力與墊片力作用點間距離；減小螺栓力與墊片力作用點間距離；增大法蘭盤外徑；增大法蘭盤外徑；螺栓數(shù)量要足夠。螺栓數(shù)量要足夠。 因素五.操作條件 壓力高壓力高介質泄漏的推動力大。介質泄漏的推動力大。 溫度高溫度高 介質的粘度低，滲透性強，容易泄漏；介質的粘度低，滲透性強，容易泄漏； 介質的腐蝕性能增強；介質的腐蝕性能增強； 法蘭、螺栓及墊片易發(fā)

5、生蠕變，墊片比壓下降；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。非金屬墊片易發(fā)生老化，喪失塑性。 溫度壓力聯(lián)合作用，并且反復波動，墊片容易發(fā)生溫度壓力聯(lián)合作用，并且反復波動，墊片容易發(fā)生“疲勞疲勞” 失效。失效。6.1.4 法蘭標準1.壓力容器法蘭標準壓力容器法蘭標準壓力容器法蘭的選用壓力容器法蘭的選用 確定法蘭連接尺寸的基本參數(shù)：公稱壓力PN和公稱直徑DN)。.公稱直徑的確定： 管法蘭與相聯(lián)接管子的公稱直徑相同； 壓力容器法蘭 板卷筒體，與相聯(lián)接筒體的公稱直徑相同； 無縫鋼管作筒體，與相聯(lián)接無縫管的公稱直徑相同。公稱壓力 PN 法蘭材質 最大允許工作壓力 (

6、MPa)-20200 300350 0.6 Q235-A 0.4 0.33 0.30 16MnR 0.6 0.51 0.49 15MnVR 0.65 0.63 0.6法蘭公稱壓力的確定：法蘭公稱壓力的確定：.公稱壓力的確定：公稱壓力的確定：基準：以基準：以16MnR在在 200時的力學性能為基準確時的力學性能為基準確定法蘭尺寸系列。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。法蘭的公稱壓力。 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

7、。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？壓力容器法蘭設計步驟：壓力容器法蘭設計步驟：（1確定DN;（2根據(jù)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(shù)量。（4根據(jù)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。2.管法蘭管法蘭管法蘭標準：管法蘭標準：1HG205922063597 鋼制管法蘭、墊片、緊固件鋼制管法蘭、墊片、緊固件2GB91129123 鋼制管法蘭鋼制管法蘭注：注：壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程

8、推薦推薦1）。）。a.板式平焊HG20592-97 管法蘭類型：管法蘭類型：b.帶頸對焊法蘭c.帶頸平焊d.承插焊e.平焊環(huán)松套板式f.翻邊松套板式g.螺紋法蘭方法蘭橢圓形法蘭h.法蘭蓋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280，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DN DN=1000mm板卷筒體）。 2.確定PN 法蘭材質也采用Q235-BR,根據(jù)操作溫度（ 280C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,

9、確定連接尺寸及螺栓的規(guī)格數(shù)量。螺栓M20 ,36個 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6.2 容器支座作用：支撐容器的重量；固定位置。6.2.1 臥式容器支座品種：1).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

10、受拉。筒體受壓處可能出現(xiàn)何種破壞形式？方向如何？筒體受壓處可能出現(xiàn)何種破壞形式？方向如何？3).筒體的軸向應力計算 在跨距中點：載荷介質壓力，彎矩。彎曲應力膜應力 2211ememcSRMSRp在支座處：當ARm/2時，封頭有支撐作用，保持筒體的圓形，保證了局部剛度。ememcSRKMSRp2122 2“”上部為負，“+”下部為正。4).筒體軸向應力的驗算 判據(jù)： 較小者壓應力：拉應力：壓拉tBt B值得計算：1由Rm和Se計算A:emSRA094. 02由A，依據(jù)材料線求B值；3如A在材料線左側，由下式計算：tAEB32材質：墊板與筒體相同，其它-Q235-A.F 。（2鞍座標準及其標記鞍座

11、分為輕型A和重型B）（BB）。 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-S6).鞍座的位置鞍座的位置A的確定：的確定：ADo/4,且不大于且不大于0.2L。最大不大于。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。考慮：在施工圖上，L,A標注在赤道圓上，可否？6.2.2 立式容器支座立式容器支座6.3 容器的開孔補強6.3.1.容器開孔應力集中現(xiàn)象開孔處出現(xiàn)應力集中，

12、應力集中系數(shù)為： K=實際/膜其大小為多少？見平板開孔試驗測試：實測結果：K3即應力集中點的實際應力大約為膜應力的3倍。6.3.2.開孔補強原則與補強結構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。補強板上有一個M10小孔，用以檢查焊縫缺陷；名曰泄漏信號孔。2.補強結構：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3.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

13、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25 32 38 45 48 57 657689最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.06.3.3.等面積補強的設計方法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：B=2d d=接管內徑+2C (C=C1+C2)值；或實際內伸高度的較小值；或實際外伸高度的較小 dSh dShntnt21 等面積補強，縱截面上的投影面積要滿足下式： A1+A2+A3AA1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6-20 P179）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 A