法兰

二、法兰密封面的形式

法兰的密封面主要根据工艺条件、密封口径以及 垫片等进行选择。

（1）、容器法兰的形式有：平面型、凹凸面、榫 槽面等其中以凹凸面、榫槽面最为常用。 （2）、管法兰的形式有：全平面、突面、凹凸面、 榫槽面和连环接面五种。前四种为常用的密封面。


平面型密封面：是在平 面上加工出几道浅槽， 其结构简单但垫圈没有 固定，不易压紧。适用 于压力不高、介质无毒 的场合； 凹凸密封面：是相配合 的凹形和凸形密封面。 安装时便于对中，还能 防止垫片被挤出。但垫 片宽度较大，须较大压 紧力。适用于压力稍高 的场合
温层或直接放在楼板上）
每类又分带垫板与不带垫板两种结构
耳式支座选用的方法：
（1）估算设备总重，算每个支座（按2个计 算）的负荷Q值； （2）确定支座型式，从表11-5或表11-6按允 许负荷Q允大于实际负荷Q，选支座。
小型设备耳式支座，可支承在管子或型钢制的
立柱上。
大型设备的支座往往搁在钢梁或混凝土制的基
局部应力较大，加之材质和制造缺陷等,
为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进
行补强，以保证容器安全运行。 开孔的形状： 应力集中和开孔形状有关，圆孔的应力集 中程度最低。
㈠ 开孔补强的设计与补强结构
在开孔附近区域增加补强金属，提高器 壁强度，满足强度设计要求。 容器开孔补强的形式分为整体补强和补 强圈补强 增加整个壳体的厚度，或用全焊透将厚壁 接管或整体补强锻件与壳体相焊，降低开 孔附近的应力。 应力集中的局部性，除非制造或结构需要，
思考题：
1、卧式容器和立式容器的支座有哪几种？ 2、双鞍座卧式容器支座位置按哪些原则确 定？
第三节 容器的开孔与附件
一、容器的开孔与补强
容器为什么要开孔？
工艺、安装、检修的要求。
开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续，形成高 应力集中区。
峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈
服极限。
卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
一、卧式容器的支座 ㈠ 鞍式 支座
卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座、 支腿
应用最广泛的卧式容器支座。 已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，根据 容器公称直径和重量选用。 由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。
鞍座包角120°或150°，安放稳定。
高度200、300、400和500mm。
宽度b根据容器公称直径查出。
鞍座的种类与安装：
鞍座分为A型（轻型）和B型（重型），重型
又分为BⅠ～BⅤ五种型号。A型和B型的筋板
和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。 每种型式鞍座又分为固定式支座（代号F)： 底板上开圆形螺栓孔和滑动式支座（S) ：底 座开长圆形螺栓孔（安装）
㈠ 耳式支座
简称耳座：垫板、筋板和支脚板。
广泛用在反应釜及立式换热器等直立设备上。
简单、轻便，但局部应力较大。 当设备较大或器壁较薄应加垫板。 不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合金元素 流失，也需加一个不锈钢垫板。
已标准化JB/T 4725-92 《耳式支座》。 该标准分A型（短臂）和B型（长臂）（有保

榫槽密封面：是具有 相配合的榫面和槽面的 密封面，垫片较窄，放 在槽内，由于受槽的阻 挡，不会被挤出。很少 受介质的冲刷和腐蚀。 安装时易对中。垫片受 力均匀，故密封可靠。 适用于易燃、易爆、有 毒介质及压力较高的重 要密封。但更换垫片困 难，法兰造价较高。
非金属垫 片：
橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。

板式平焊钢制法兰
带颈平焊法兰
带颈对焊法兰
(3) 、其它形式的法兰连接
左上一图为法兰端盖 右下一图为管板法兰 右下二图为平板法兰
法兰连接的密封


一、密封机理 泄漏途径：渗透泄漏、界面泄漏 渗透泄漏:通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏，除了受 介质压力、温度、粘度、分子结构等流体状态性质影响外， 主要与垫片的结构与材料性质有关。 界面泄漏:沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主 要与界面间隙尺寸有关。加工时压紧面上凹凸不平的间隙 及压紧力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。“界面泄 漏”是密封失效的主要途径。
型平焊法兰可用轧制长颈对焊法兰代替，以
降低成本。
平焊与对焊法兰都有带
衬环的与不带衬环的两
种。
当设备是由不锈钢制作
时，采用碳钢法兰加不
锈钢衬环，可以节省不
锈钢。
3、公称直径与公称压力
根据公称直径与公称压力由法兰标准确定法
兰尺寸
压力容器法兰公称直径同压力容器
例如DN 1000mm的压力容器，应当配用
例11-1：塔身与封头的法兰。塔内径1000mm，操作温度 280℃，设计压力0.2MPa。Q235-A。
根据操作温度、设计压力和所用材料，应按公称压力为0.6MPa 查选尺寸。
压力不高，直径不大，表11-2用甲型平焊法兰、平面密封面，
垫片用石棉橡胶板。 法兰的各部尺寸从附录表9中查， 联接螺栓材料Q235-A，M20共36个。
适用范围和 结构：
支承式支座的选用：
选用见标准规定，尺寸按表10-8查。 简单轻便 局部应力较大，当壳体刚度较小、壳体和
支座材料差异或温度差异较大时，或壳体
需焊后热处理，应设置加强板。 加强板的材料应和壳体材料相同或相似。
㈢ 裙式支座
塔设备最常用裙式支座。 目前还没有标准。 各部分尺寸均需通过计算或实践经验确定。
材料改为Q235-A，机械性能比16MnR差，公
称压力PN0.6MPa的法兰，200℃操作，最大
允许操作压力也低于公称压力。
材料由16MnR改为15MnVR，机械性能优于
16MnR，公称压力PN0.6MPa的法兰，在
200℃操作时，最大允许操作压力将高于它
的公称压力。
只要法兰的公称直径、公称压力确定了，法
法兰连接
法兰联接(flange，joint):由一对 法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母 组成。法兰联接是一种可拆联接。 原理：垫片放在两法兰密封面之间， 拧紧螺母后，垫片表面上的比压达 到一定数值后产生变形，并填满密 封面上凹凸不平处，使联接严密不 漏。 性能：较好的强度和密封性，结构 简单，成本低廉，可多次重复拆卸， 应用较广 。 失效形式:主要表现为泄漏,泄漏量 控制在工艺和环境允许的范围内。


柔软
耐温度和压力性能较金属垫片差。 法兰密封。
只适用于常、中温和中、低压设备和管道的
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金属垫片有
㈢ 腿式支 座
简称支腿 连接处造成严重的局部应力，只适用于小 型设备（DN≤1600、L≤5m）。 腿式支座的结构型式、系列参数等参见标 准JB/T 4714-92 《腿式支座》。
二、立式容器的支座
立式容器的支座主要有：
耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二种，
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高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
DN 1000mm的压力容器法兰。
法兰公称压力：
与最大操作压力、操作温度以及材料有关。
定义：以16MnR在200℃时的机械性能为基 准确定法兰尺寸，在200℃时，它的最大允 许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的公称
压力。
公称压力PNO.6MPa法兰，用16MnR制造 的，在200℃时，最大允许操作压力 0.6MPa。


图（f）为甲型平焊法兰 图（g）为乙型平焊法兰 图（e）为法兰
（2）、用在接管上又有板式平焊法兰、带颈平焊法兰 和带颈对焊法兰三种类型。
板式平焊法兰：由于法兰直接与钢管焊接，法兰盘 在操作时受力状态差，易发生形变。适用于低压场 合。 带颈平焊法兰：由于增加了一厚壁的短节法兰颈， 因此增加了法兰的刚度，大大减小了法兰变形。适 用于中、低压场合。 带颈对焊法兰：其颈更长，又称高颈法兰，与管子 之间采用的是对焊连接，受焊接时产生的应力集中 小，能承受较高的压力。
1．整体补强
2．补强圈补强
开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。 补强圈与器壁搭接，材料相同，补强圈尺寸 参照标准确定，或等面积补强。 为方便焊接，外面单面补强。 检验紧密性，M10螺孔通入压缩空气。
补强圈搭焊结构的使用范围：
GB150用补强圈结构补强时，规定： ① 钢材的标准抗拉强度下限值sb≤540MPa；
平焊法兰：通过角焊缝直接与设备或管道焊接的一种法兰。其 结构简单，加工方便。 (1)、用在容器上又分甲型平焊法兰和乙型平焊法兰。甲型平焊 法兰直接与容器焊接，其解焊缝尺寸较小或不开坡口焊接，不 能保证法兰与容器同时受力；乙型平焊法兰附有一段较厚的短 节，法兰与短节的焊接质量可靠，能保证法兰与容器同时受力。 平焊法兰广泛用于中、低压容器和管道的连接。 对焊法兰又称高颈法兰刚性较大，适用于压力温度较高的场合
鞍座与筒体端部距离A确定： 当L/D较大，且无加强圈，应尽量利用封头 对支座处筒体的加强作用，取A≤0.25D； 当筒体的L/D较小，d/D较大，或有加强圈时， 取A≤0.2L。
㈡圈 座
采用圈座的情况：

对于大直径薄壁容器和真空容器，因其自身 重量可能造成严重挠曲； 多于两个支承的长容器。

除常温常压下操作的容器外，至少应有一个圈
② 补强圈厚度小于或等于1.5dn；
③ 壳体名义厚度dn≤38mm。
㈡ 允许开孔的范围
筒体及封头开孔最大直径不允许超过： （1） 圆筒Di≤1500mm，开孔最大直径
d≤1/2Di，且d≤520mm；圆筒Di＞1500mm 时，开孔最大直径d≤1/3Di，且d≤1000mm； （2） 凸形封头或球壳的开孔最大直径d＜ 1/2Di。 （3） 锥壳开孔最大直径d≤1/3Di，Di为开孔
最大允许工作压力的确定：
课堂作业：
为操作温度300℃，设计压力0.6MPa的容器
选配法兰。
材料15MnVR按公称压力0.6MPa查取。
材料20R按公称压力1.0MPa查取尺寸。
㈡ 管法兰标准
同样公称直径的容器法兰和管法兰的尺寸
不相同，不能互相代用。
管法兰的型式除平焊、对焊法兰外，还有
铸钢法兰、铸铁法兰、活套法兰、螺纹法 兰等。 GB9119.7-88外，常用标准还有：化工部标准 管法兰标准查选方法、步骤与压力容器法 HG20592 ～HG20602-97；中石化标准 兰同。 SH3406-96 等。其中化工部标准中分为欧洲体
垫片材料的选择：
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(PN 0.6MPa～6.4MPa)和直 径范围(DN300mm～2000mm)，适用温度 乙型平焊法兰中DN 2000mm以下规格包括 范围为-20℃～450℃。 在长颈对焊法兰的规定范围之内。两者联接 尺寸和法兰厚度一样。DN2000mm以下的乙
思考题：
1.法兰垫片密封的原理是什么？影响密封的 因素有哪些？ 2.法兰的型式有哪些？各有什么特点？ 3.法兰密封面型式有哪些？各适用什么场合？
4.常用的垫片材料有哪些？
作业 ：P224
1 、2 、3
第二节 容器支座
概述：
容器支座：支承容器重量、固定容器位置 并使容器在操作中保持稳定。
结构型式由容器自身的型式决定，分：

一、法兰的分类
按所联接的部件可分为 容器法兰及管法兰。 按结构型式分，有整体 法兰、活套法兰和螺纹 法兰。 这里重点介绍整体法兰， 常见的整体法兰有平焊 法兰及对焊法兰。

左上一图为连接塔节与塔节的容器法兰 左上二图为连接接管的管法兰 右下一图为连接封头与筒体、管箱与筒体的容器法兰 右下二图为管法兰
较好的性能，适应的温度与压力范围较高一
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(含Ni67％，Cu30％，Cr4～5％)钢等。 主要用于中、高温和中、高压法兰联接密 封。 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。
础上。
㈡ 支承式支 座
用钢管、角
钢、槽钢制
作，或用数
块钢板焊成，
型式、结构、
尺寸及材料
JB/T 4724-92
《支承式支
支承式支座分A型和B型。
形式 A B 支座号 1～6 1～8 适用的公称直径（mm） DN800～3000 DN800～4000 结构特征 钢板焊制， 带垫板 钢管焊制， 带垫板