化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)-法蘭

§13-1法蘭1工藝、操作、制造、安裝、維修、運輸?shù)姆奖悖O(shè)備和管道采用可拆連接法蘭聯(lián)接是可拆連接的一種2對法蘭聯(lián)接的要求密封性〔尤其是在高溫及壓力有波動、介質(zhì)有腐蝕的場合〕強度可靠結(jié)構(gòu)簡單裝拆方便經(jīng)濟合理3法蘭聯(lián)接的組成一對法蘭數(shù)個螺栓〔螺柱〕、螺母一個墊片456法蘭聯(lián)接的特點有較好的密封強度和密封性能，應(yīng)用廣泛不能快速裝拆，本錢高7法蘭聯(lián)接按作用原理分類自緊密封

——適用于高壓容器強制密封

——適用于中、低壓容器8一、密封原理和影響密封的因素密封原理介質(zhì)通過密封口的阻力大于密封口兩側(cè)介質(zhì)的壓力差9介質(zhì)在密封口的泄漏途徑墊片的滲漏〔滲透〕取決于墊片的材質(zhì)和型式密封面泄漏取決于壓緊面結(jié)構(gòu)，是泄漏的主要途徑10預(yù)緊前密封面和密封介質(zhì)之間存在間隙此時無密封性能11預(yù)緊時法蘭密封面和墊片被壓緊，當(dāng)預(yù)緊力到達(dá)一定程度后，墊片填滿密封面的凹凸不平形成初始密封條件時單位密封面上的壓緊力——形成密封的初始條件——預(yù)緊密封比壓，與材料有關(guān)12操作狀態(tài)在介質(zhì)壓力〔軸向力〕作用下，螺栓伸長，聯(lián)結(jié)分開，預(yù)緊力下降，墊片變形回彈回彈量足夠，密封性保證回彈量缺乏，密封失效只要預(yù)緊力不小于某一臨界值，就能保證良好的密封狀態(tài)13影響密封的主要因素螺栓預(yù)緊力要求：大小適宜、分布均勻提高預(yù)緊力可增加預(yù)緊密封比壓，而且在操作條件下還可殘留較大的密封比壓過大的預(yù)緊力會把墊片壓壞或擠出在滿足緊固和拆卸螺栓所需空間的情況下，增加螺栓個數(shù)可使預(yù)緊力分布均勻，但裝拆麻煩14墊片性能變形能力彈性變形塑性變形回彈能力彈性變形具有回彈能力墊片性能由其材料性能確定——適應(yīng)溫度、壓力的變化——填滿密封面間凹坑15密封面的型式和外表性能密封面型式減少密封面和墊片接觸面積太大——預(yù)緊力大，不易壓緊，分布不均太小——壓壞墊片16密封面的型式和外表性能外表性能密封面平直度外表粗糙度密封面與法蘭中心軸線垂直、同心17法蘭剛度法蘭剛度取決于法蘭厚度、法蘭外徑、螺栓力作用的力臂剛度缺乏——翹曲剛度太大——價格18操作條件溫度壓力介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)單獨的壓力、介質(zhì)影響不大，與溫度聯(lián)合作用時影響較大19二、法蘭聯(lián)接的密封性設(shè)計法蘭聯(lián)接的設(shè)計：按工藝條件選擇法蘭結(jié)構(gòu)類型確定法蘭尺寸進行法蘭密封性設(shè)計20法蘭的結(jié)構(gòu)類型整體法蘭

法蘭盤、法蘭頸部及容器或接管三者能有效地連接成一整體結(jié)構(gòu)對焊法蘭長頸法蘭21整體法蘭頸的存在提高了剛性頸根部較厚，降低了彎曲應(yīng)力對接焊縫強度高，適用于溫度、壓力較高，直徑較大22松式法蘭法蘭和容器或接管不直接連成一體，而是把法蘭松套在殼體的外面當(dāng)法蘭受力時，對殼體不產(chǎn)生附加應(yīng)力由于不需焊接，法蘭可以采用與設(shè)備或管道不同的材料制造一般使用在壓力不高的場合23任意式法蘭整體性介于整體法蘭和松套法蘭之間24法蘭聯(lián)接的密封性設(shè)計密封面型式墊片材質(zhì)尺寸251.密封面型式及適用場合平面〔突面〕26平面結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進行防腐襯里，應(yīng)用廣泛密封面與墊片接觸面積較大，預(yù)緊時墊片容易向兩側(cè)伸展，不易對中壓緊，密封性能較差適用于壓力不能很高和介質(zhì)無毒的場合密封面代號：RF27凹凸面28凹凸面便于對中，能防止軟質(zhì)墊片在預(yù)緊時被擠出，密封面比平面窄，容易造成較大密封比壓加工量稍大適用于壓力不平面型稍高的場合密封面代號：凹面FM，凸面M29榫槽面30榫槽面密封面不與介質(zhì)接觸，墊片不會擠入設(shè)備或管道內(nèi)，密封面面積小，密封比壓大拆卸比較困難，墊片被擠壓在槽內(nèi)不易取出適用于壓力更高、密封要求嚴(yán)格的場合密封面代號：榫面T，槽面G31梯形面〔環(huán)連接面〕32梯形槽面與橢圓金屬墊片或八角形金屬墊片配用槽的錐面與墊片成線接觸密封適用于溫度、壓力有波動，介質(zhì)滲透性大的高壓容器密封面代號：RJ332.墊片的選擇選擇依據(jù)工藝條件及密封面型式選擇內(nèi)容類型材料尺寸同時考慮：價格低廉、制造容易、更換方便34墊片的類型金屬墊片非金屬墊片金屬與非金屬組合墊片金屬包墊片金屬纏繞墊片帶骨架的非金屬墊片35非金屬墊片常用的非金屬墊片有橡膠墊、石棉橡膠墊、聚四氟乙烯和膨脹〔或柔性〕石墨墊等非金屬墊片的斷面形狀為矩形和o型36金屬墊片當(dāng)壓力〔≥6.4MPa〕、溫度〔≥350℃〕較高時，都采用金屬墊片常用的金屬墊片材料有：軟鋁、鋼、純鐵、軟鋼〔08、10鋼〕、鉻鋼〔0Cr13〕和不銹鋼〔0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2〕等斷面形狀有矩形、波紋形、齒形、橢圓形和八角形等37金屬-非金屬組合墊片兼容了金屬與非金屬兩者的優(yōu)點，增加了回彈性，提高了耐蝕性、耐熱性和密封性能適用于較高壓力和溫度場合常用的組合墊片有金屬包墊片、金屬纏繞墊片和帶骨架的非金屬墊片38墊片的材料適宜作墊片的材料耐腐蝕不污染被密封介質(zhì)一定的彈性和機械強度〔并不隨溫度變化而改變〕39一般中低壓場合應(yīng)用的墊片材料有普通橡膠墊片石棉橡膠墊片耐酸石棉板和聚四氟乙烯高壓情況多采用金屬墊片40

墊片尺寸參見標(biāo)準(zhǔn)41墊片標(biāo)準(zhǔn)壓力容器法蘭墊片標(biāo)準(zhǔn)JB/T4704-2000非金屬軟墊片42JB/T4705-2000纏繞墊片43JB/T4706-2000金屬包墊片44鋼制管法蘭墊片標(biāo)準(zhǔn)HG20606-97?鋼制管法蘭用非金屬平墊片〔歐洲體系〕?HG20607-97?鋼制管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片〔歐洲體系〕?HG20608-97?鋼制管法蘭用柔性石墨復(fù)合墊片〔歐洲體系〕?HG20609-97?鋼制管法蘭用金屬包覆墊片〔歐洲體系〕?HG20610-97?鋼制管法蘭用纏繞式墊片〔歐洲體系〕?HG20611-97?鋼制管法蘭用齒形組合墊〔歐洲體系〕?HG20612-97?鋼制管法蘭用金屬環(huán)墊〔歐洲體系〕?45鋼制管法蘭墊片標(biāo)準(zhǔn)HG20627-97?鋼制管法蘭用非金屬平墊片〔美洲體系〕?HG20628-97?鋼制管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片〔美洲體系〕?HG20629-97?鋼制管法蘭用柔性石墨復(fù)合墊片〔美洲體系〕?HG20630-97?鋼制管法蘭用金屬包覆墊片〔美洲體系〕?HG20631-97?鋼制管法蘭用纏繞式墊片〔美洲體系〕?HG20632-97?鋼制管法蘭用齒形組合墊〔美洲體系〕?HG20633-97?鋼制管法蘭用金屬環(huán)墊〔美洲體系〕?46474849p45650515253P453～45554P453～45555P453～4555657585960JB/T4701-200061JB/T4701-200062JB/T4701-200063JB/T4701-200064JB/T4702-200065JB/T4702-200066JB/T4702-200067JB/T4702-200068JB/T4702-200069JB/T4702-200070JB/T4703-200071JB/T4703-200072JB/T4703-200073JB/T4703-200074JB/T4703-200075JB/T4703-200076四、壓力容器法蘭連接的設(shè)計步驟確定法蘭型式由法蘭型式和工作溫度，確定法蘭材料，由材料確定公稱壓力確定法蘭各局部尺寸選擇墊片的種類、材料以及螺栓、螺母材料畫法蘭圖7778五、管法蘭標(biāo)準(zhǔn)HG20604-97?鋼制管法蘭壓力-溫度等級〔歐洲體系〕?HG20605-97?鋼制管法蘭焊接接頭和坡口尺寸〔歐洲體系〕?HG20606-97?鋼制管法蘭用非金屬平墊片〔歐洲體系〕?HG20607-97?鋼制管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片〔歐洲體系〕?HG20608-97?鋼制管法蘭用柔性石墨復(fù)合墊片〔歐洲體系〕?HG20609-97?鋼制管法蘭用金屬包覆墊片〔歐洲體系〕?HG20610-97?鋼制管法蘭用纏繞式墊片〔歐洲體系〕?HG20611-97?鋼制管法蘭用齒形組合墊〔歐洲體系〕?HG20612-97?鋼制管法蘭用金屬環(huán)墊〔歐洲體系〕?HG20613-97?鋼制管法蘭用緊固件〔歐洲體系〕?HG20614-97?鋼制管法蘭、墊片、緊固件選配規(guī)定〔歐洲體系〕?7980五、管法蘭標(biāo)準(zhǔn)HG20625-97?鋼制管法蘭壓力-溫度等級〔美洲體系〕?HG20626-97?鋼制管法蘭焊接接頭和坡口尺寸〔美洲體系〕?HG20627-97?鋼制管法蘭用非金屬平墊片〔美洲體系〕?HG20628-97?鋼制管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片〔美洲體系〕?HG20629-97?鋼制管法蘭用柔性石墨復(fù)合墊片〔美洲體系〕?HG20630-97?鋼制管法蘭用金屬包覆墊片〔美洲體系〕?HG20631-97?鋼制管法蘭用纏繞式墊片〔美洲體系〕?HG20632-97?鋼制管法蘭用齒形組合墊〔美洲體系〕?HG20633-97?鋼制管法蘭用金屬環(huán)墊〔美洲體系〕?HG20634-97?鋼制管法蘭用緊固件〔美洲體系〕?HG20635-97?鋼制管法蘭、墊片、緊固件選配規(guī)定〔美洲體系〕?81法蘭類型〔HG20592～HG20614-97〕板式平焊法蘭〔PL〕帶頸平焊法蘭〔SO〕帶頸對焊法蘭〔WN〕整體法蘭〔IF〕82承插焊法蘭〔SW〕螺紋法蘭〔Th〕對焊環(huán)松套法蘭〔PJ/SE〕平焊環(huán)松套法蘭〔PJ/RJ〕法蘭蓋〔BL〕襯里法蘭蓋[BL〔S〕]83法蘭密封面型式〔HG20592～HG20614-97〕突面〔RF〕凹凸面〔MFM〕84榫槽面〔TG〕全平面〔FF〕環(huán)連接面〔RJ〕85法蘭標(biāo)記〔HG20592～HG20614-97〕①法蘭〔法蘭蓋〕②③－④⑤⑥⑦⑧

①——標(biāo)準(zhǔn)號②——法蘭類型代號③——法蘭公稱通徑，mm④——法蘭公稱壓力，MPa⑤——密封面型式代號⑥——應(yīng)由用戶提供的鋼管壁厚⑦——材料牌號⑧——其它〔采用與本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不一致的要求或附加要求〕86§13-2支座87一、臥式容器支座鞍式支座圈座因自身重量可能造成嚴(yán)重?fù)锨拇笾睆奖”谌萜髦取仓С惺街ё承⌒驮O(shè)備88鞍式支座89圈式支座90支腿91鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)〔JB/T4712-92〕本標(biāo)準(zhǔn)適用于雙支點支承的鋼制臥式容器的鞍式支座。對于多支點支承的臥式容器鞍式支座其結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)尺寸亦可參照本標(biāo)準(zhǔn)使用。92鞍式支座的結(jié)構(gòu)底板軸向腹板〔軸向直立筋板〕橫向腹板〔橫向直立筋板〕墊板93對于不同的型號，上述各局部特點及尺寸有變化有些支座可不帶墊板包角有120°和150°兩種軸向筋板數(shù)量有1、2、4、6橫向筋板和底板的連接有焊制和彎制兩種9495969798支座型式根據(jù)：有無墊板、包角大小、筋板的數(shù)量、直徑大小以及腹板與底板的連接輕型A重型BⅠBⅡBⅢBⅣBⅤ根據(jù)螺栓孔形狀F〔固定〕S〔滑動〕99支座型式100鞍座的材料支座Q235-A·F墊板材料與筒體材料相同支座的標(biāo)記JB/T4712-92鞍座①②－③①——型號②——公稱直徑③——F或S101鞍座的選用JB/T4712-92的設(shè)計條件設(shè)計溫度：200℃地震設(shè)防烈度：8度102鞍座的位置鞍座設(shè)置應(yīng)盡可能靠近封頭，即A應(yīng)小于或等于DO/4且不宜大于0.2L，當(dāng)需要時，A最大不得大于0.25L103鞍座允許載荷標(biāo)準(zhǔn)高度下鞍座的允許載荷按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定當(dāng)鞍座高度增加時，允許載荷隨之降低，其值可從標(biāo)準(zhǔn)附錄中查出104鞍座型式確定按鞍座實際承載的大小選用輕型或重型鞍座鞍座承受載荷通過計算支座反力得到按容器圓筒強度的需要選用120°包角或150°包角的鞍座圓筒強度計算按JB/T4731-2005標(biāo)準(zhǔn)105墊板選用公稱直徑小于和等于900mm的容器，鞍座分為帶墊板和不帶墊板兩種結(jié)構(gòu)型式，當(dāng)符合以下條件之一時，必須設(shè)置墊板容器圓筒有效厚度小于或等于3mm時容器圓筒鞍座處周向應(yīng)力大于規(guī)定值時容器圓筒有熱處理要求時容器圓筒與鞍座間溫差大于200℃時當(dāng)容器圓筒材料與鞍座材料不具有相同或相近化學(xué)成分和性能指標(biāo)時106根底墊板當(dāng)容器根底為鋼筋混凝土?xí)r，滑動鞍座底板下面必須安裝根底墊板根底墊板必須保持平整光滑墊板尺寸參照附錄C確定根底墊板由設(shè)計者在圖樣上規(guī)定其供貨關(guān)系107108當(dāng)容器操作壁溫與安裝環(huán)境溫度有較大差異時，應(yīng)根據(jù)容器圓筒金屬溫度、兩鞍座間距，按標(biāo)準(zhǔn)附錄A核算螺栓孔長度L螺栓孔應(yīng)根據(jù)其不同膨脹形式，按以下圖要求進行安裝109110二、立式容器支座腿式支座〔JB/T4713-92〕支承式支座〔JB/T4724-92〕耳式支座〔JB/T4725-92〕裙式支座1111.腿式支座〔JB/T4713-92〕適用范圍：適用于安裝在剛性根底上，且符合以下條件的容器：公稱直徑DN400～1600圓筒長度L與公稱直徑DN之比L/DN≤5容器總高度H1≤5000不適用于通過管線直接與產(chǎn)生脈動載荷的機器設(shè)備剛性連接的容器112結(jié)構(gòu)型式支柱墊板底板蓋板113型式特征尺寸、允許載荷、高度、最大支承高度支腿數(shù)量直徑較小時〔DN≤700〕3個直徑較大時〔DN≥800〕4個型式支座號適用公稱直徑/mm結(jié)構(gòu)特征A1~7DN400～1600角鋼支柱，帶墊板AN1~7角鋼支柱，不帶墊板B1~5鋼管支柱，帶墊板BN1~5鋼管支柱，不帶墊板114115116支座材料支柱角鋼：Q235-A·F鋼管：10墊板：與筒體相同底板：Q235-A·F蓋板：Q235-A·F117支座的標(biāo)記

JB/T4713-92支座①②－③①——型式

②——號數(shù)

③——支承高度118支座的選用支腿設(shè)計條件設(shè)計溫度：200℃設(shè)計載荷：根本風(fēng)壓值800Pa地震設(shè)防烈度：8度〔Ⅱ類場地土〕重力載荷：119應(yīng)在施工圖中標(biāo)注實際需要的支承高度及墊板厚度符合以下情況之一，應(yīng)設(shè)置墊板用合金鋼制的容器殼體容器殼體有熱處理要求與支腿連接處的圓筒有效厚度小于標(biāo)準(zhǔn)中給出的最小厚度1202.支承式支座〔JB/T4724-92〕適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)適用于以下條件的鋼制立式圓筒形容器公稱直徑DN800～4000圓筒長度L與公稱直徑DN之比L/DN≤5容器總高度H0≤10000不適用于通過管線直接與產(chǎn)生脈動載荷的機器設(shè)備剛性連接的容器121結(jié)構(gòu)型式支腿筋板〔鋼板焊制〕、鋼管墊板底板與支腿相比：高度低、承載量大，支承在封頭上122型式特征尺寸、允許載荷、高度支座數(shù)量：≥3型式支座號適用公稱直徑/mm結(jié)構(gòu)特征A1~6DN800～3000鋼板焊制，帶墊板B1~8DN800～4000鋼管制作，帶墊板123124125126支座材料A型支座筋板和底板材料為Q235-A·FA型支座鋼管材料為10，底板材料為Q235-A·F墊板：與容器封頭材料相同127支座的標(biāo)記JB/T4724-92支座①②①——型式②——號數(shù)假設(shè)支座高度、墊板厚度與標(biāo)準(zhǔn)尺寸不同，應(yīng)在設(shè)備圖紙零件名稱或備注欄中注明支座及墊板材料應(yīng)在設(shè)備圖樣的材料欄內(nèi)標(biāo)注，表示方法：支座材料/墊板材料128支座的選用由DN選取相應(yīng)的支座號計算支座承受的載荷Q，使Q＜[Q]對B型支座，校核由容器封頭限定的允許垂直載荷Q的計算支座的安裝高度1293.耳式支座〔JB/T4725-92〕適用于公稱直徑不大于4000mm的立式圓筒形容器結(jié)構(gòu)型式筋板墊板底板130型式特征尺寸、允許載荷、高度、最大支承高度支腿數(shù)量：≥2型式支座號適用公稱直徑/mm結(jié)構(gòu)特征A1~8DN300～4000短臂，帶墊板AN1~3短臂，不帶墊板B1~8長臂，帶墊板BN1~3長臂，不帶墊板131132133支座材料筋板和底板為Q235-A·F墊板材料一般應(yīng)與容器材料相同134支座的標(biāo)記JB/T4725-92支座①②①——型式