第十章 法兰连接
第十章法兰连接介绍
第十章法兰连接介绍法兰连接是一种常用的管道连接方式，常用于管道系统中的连接部分。
它通过将两个管道的末端分别与一个或多个法兰连接在一起来完成连接。
法兰连接具有结构简单、便于拆装、可靠密封等优点，因此在工业中得到广泛应用。
本文将介绍法兰连接的组成部分、分类、安装方法以及常见问题和解决方法等内容，以帮助读者更好地理解和应用法兰连接。
首先，我们来看一下法兰连接的组成部分。
法兰连接主要由两个法兰和中间的密封垫片和螺栓组成。
法兰是连接的主要组成部分，它有一个平坦的连接面，上面有一些孔用于固定连接螺栓。
密封垫片位于两个法兰之间，用于保证连接的密封性。
螺栓和螺母用于将两个法兰连接在一起，同时施加足够的压力使垫片能够密封。
其次，我们来了解一下法兰连接的分类。
法兰连接根据其结构和使用场景的不同，可以分为标准法兰连接、对夹法兰连接和承插式法兰连接等几种。
标准法兰连接是最常见的一种，它有一个平坦的连接面和固定孔，适用于一般的压力和温度条件。
对夹法兰连接是在标准法兰连接的基础上增加了一个夹持环，使连接更加牢固，适用于高压和高温条件。
承插式法兰连接是一种特殊的法兰连接，它有一个凸起的连接面和一个凹陷的连接面，通过将凸起面插入凹陷面来实现连接。
接下来，我们来介绍一下法兰连接的安装方法。
首先，将法兰放在管道的末端，使连接面平整对齐。
然后，在连接面上打上固定孔，并将螺栓穿过孔洞。
接下来，将密封垫片放在法兰之间，确保垫片不会滑落。
最后，将螺母旋紧，施加足够的压力使垫片能够密封。
安装完成后，可以用手轻轻拧动螺栓，检查连接是否牢固。
最后，我们来讨论一下法兰连接常见的问题和解决方法。
一种常见的问题是法兰连接漏水。
这可能是由于垫片松动或损坏导致的。
解决方法是检查和紧固螺栓，并更换损坏的垫片。
另一种常见的问题是法兰连接漏气。
这可能是由于连接面不平整或垫片不适合导致的。
解决方法是对连接面进行修整，或者更换适合的垫片。
此外，还应定期检查法兰连接，确保连接的可靠性和密封性。
法兰连接
法兰主要的失效形式：泄漏， 法兰主要的失效形式：泄漏，包括渗透泄漏和 界面泄漏。 界面泄漏。
2011-9-27 2
预紧密封比压： 预紧密封比压：满足初始密封条件时在垫圈单位 面积上的压紧力。 面积上的压紧力。 工作密封比压：设备或管道升压后， 工作密封比压：设备或管道升压后，螺栓受到拉 伸，法兰密封面与垫圈之间的压紧力有所下降， 法兰密封面与垫圈之间的压紧力有所下降， 当这一比压下降到某一临界值以下时， 当这一比压下降到某一临界值以下时，介质将发 生泄漏。这一临界比压值即工作密封比压。 生泄漏。这一临界比压值即工作密封比压。 二、法兰连接受力分析及结论 要保证法兰密封， 要保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际存 在的比压，预紧时不低于垫圈的预紧密封比压， 垫圈的预紧密封比压 在的比压，预紧时不低于垫圈的预紧密封比压， 工作时应高于工作密封比压。 工作时应高于工作密封比压。
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平面型
凹凸面型
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（2）凹凸型密封面 由一个凸 面和一个凹面所组成， 面和一个凹面所组成，在凹面 上放置垫圈，压紧时， 上放置垫圈，压紧时，由于凹 面外侧有挡台， 面外侧有挡台，垫圈不会挤出 垫片便于对中， 来，垫片便于对中，但宽度较 需较大的螺栓预紧力。 大，需较大的螺栓预紧力。
平面型
凹凸面型
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（3）榫槽型密封面 密封面由一 个榫和一个槽所组成， 个榫和一个槽所组成，垫圈放在 草内。 草内。这种密封面采用缠绕式或 金属包垫圈，垫圈宽度16-25mm， 金属包垫圈，垫圈宽度16-25mm， 16 容易获得良好的密封效果。 容易获得良好的密封效果。适用 于密封易燃、易爆、有毒介质。 于密封易燃、易爆、有毒介质。 密封面的凸面部分容易碰坏， 密封面的凸面部分容易碰坏，运 输与装拆时都应注意。 输与装拆时都应注意。 （4）梯形槽压紧面用于较高压力 场合。 场合。
10_法兰连接解析
3.压力容器法兰的尺寸系列：
⑴ 两个基本参数
法兰的尺寸是由法兰的公称压力PN和公称直径DN两个参 数唯一确定的。 ① 法兰的公称直径：指与法兰相配的筒体或封头的公称直径。 ② 法兰的公称压力：指的是在规定的设计条件下，在确定
法兰结构尺寸时所采用的设计压力。法兰的公称压力并不代
表它的允许工作压力。
压力容器法兰的公称压力分七个等级，即0.25、0.60、
16MnR 0.25MnR
(3) 确定法兰结构尺寸
根据上述计算结果查附表10-2或10-3,并将尺寸注于图中。
° × °
等均影响密封。
二、法兰连接受力分析
法兰受力分析过程参见教材P247~P248。影响法兰受力
的因素有密封垫圈性质、与法兰联结处的器壁壁厚、螺栓孔 中心与密封垫圈的距离等。所受应力为三个弯曲应力。
轴向弯曲应力σx 环向应力σθ 径向应力σr
结论：
1.密封垫圈是整个法兰的基础，是影响螺栓力和法兰力 矩大小的主要因素之一。 2.增加与法兰盘接连处器壁（或管壁）的壁厚，可增加法兰的 刚度并可减小法兰加给器壁的弯曲应力。 3.决定法兰强度大小的关键尺寸是法兰盘的厚度。
ห้องสมุดไป่ตู้
4.法兰螺孔中心圆直径应尽量小，盲目增大法兰外径没有
意义。
三、容器法兰标准
标准号为 JB/T4700～4707—2000。
⒈ 压力容器法兰类型与结构 压力容器法兰从整体看有三种形式：
甲型平焊法兰 乙型平焊法兰 长颈对焊法兰
① 甲型平焊法兰:
有平面密封面和凹凸密封面两种密封面型式。
°
1.密封原理：在连接口增加流体流动的阻力。当压力介质通
过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力差时，介质就 被密封住了。图给出了强制密封中垫圈变形过程示意图。
法兰连接原理
法兰连接原理
法兰连接是一种机械连接方式，适用于各种不同的类型和尺寸的管道
系统，并且在水、气、油和化学品等不同的环境中都有着广泛的应用。
法兰连接原理的核心是利用两个平面的法兰分别连接两个管道的端点。
法兰通常是由金属、塑料或橡胶制成，具有不同的形状和规格。
在连接两个法兰时，人们通常使用螺栓、垫圈和螺母来紧固连接。
通
过将螺母旋紧螺栓，垫圈被压缩并形成密封，从而确保连接处不会漏
水或漏气。
一般来说，法兰连接可以分为不同的类型，如平焊法兰、对焊法兰、
螺旋焊法兰和盲板等。
而每一种法兰连接都有特定的应用领域和使用
场景。
例如，平焊法兰主要用于低压小口径的管道连接，对焊法兰则适用于
高压大口径的管道。
而螺旋焊法兰则可以在携带高温或高压的流体介
质时提供更好的性能和可靠性。
不过，无论何种类型的法兰连接，在安装和维护过程中都需要注意相
关的安全事项。
例如在搬运和装卸法兰时要使用安全工具和操作规程，
确保安全作业；在紧固螺母时要使用适当的扳手和力量，以防止过度紧固和损坏垫圈和法兰。
总的来说，法兰连接原理是一种十分重要的机械连接方法，不仅广泛应用于各种行业和领域，而且还为工程师和技术人员提供了方便、高效和可靠的解决方案。
随着技术和工艺的不断发展，法兰连接会在未来继续发挥其不可或缺的作用，为人们创造更加美好的生活和工作环境。
10 法兰连接
1.密封原理：在连接口增加流体流动的阻力。当压力介质通
过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力差时，介质就 被密封住了。图给出了强制密封中垫圈变形过程示意图。
要保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际存在的比压，预 紧时不低于垫圈的预紧密封比压，工作时不低于工作密封比压。 2.影响密封的主要因素
选用长颈对焊法兰,可查表
10-11。右图尺寸是按PN=0.6MPa, DN=2000mm从表中查得。 (3) 确定密封面型式、垫片种类和尺寸 选用榫槽密封面,垫片用A型缠绕式。 内外径尺寸可从标准（JB/T4704 ～ 4707）查得。 (4) 确定螺柱、螺母材料、规格、数量
查表10-15确定螺柱材料2MoVA,
1.00、1.60、2.50、4.00、6.40Mpa。 表10-1中给出了三种不同型式法兰所适用的与范围，也就是 制定有标准尺寸的法兰范围。
⑵ 压力容器法兰尺寸系列表简介：
表10-2～10-8中给出了全部压力等级的压力容器法兰部分
尺寸系列。
⑶ 确定法兰尺寸的计算基础
法兰系列表中的法兰尺寸在规定设计温度是200℃、法兰材料是 16MnR或16Mn锻件；根据不同型式的法兰，规定了垫片
HG管法兰标准规定了八种不同类型的管法兰和两种法兰 盖，见表10-17。 管法兰有五种密封面型式:全平面(FF)、突面(RF)、榫
槽面(TG)、凹凸面(MFM)、环连接面(RJ)。见图10-16。
在这几种类型法兰中、各有哪几种密封面型式及各种类型法 兰规定适用的公称压力等级和公称直径范围可查有关标准。
螺母材料30CrMoA。查标准确定螺 柱规格为M24,数量60个。
⒎ 压力容器法兰标记
⑴ 法兰标记：由五部分组成。见教材264页。
《法兰连接》PPT课件
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。
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
❖ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
❖ 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
应力集中区。
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峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。 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。
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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。
也需加一个不锈钢垫板。
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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
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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。
A 1～6
B
1～8
DN800～3000 DN800～4000
钢板焊制， 带垫板
钢管焊制， 带垫板
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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。
法兰连接-精选
尺寸和法兰厚度一样。DN2000mm以下的乙
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
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。
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
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
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。
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 。
只要法兰的公称直径、公称压力确定了，法
10_法兰连接汇总
10_法兰连接汇总法兰连接是一种常用的管道连接方式，广泛应用于化工、石油、天然气、食品、制药等行业。
它具有安装简便、拆卸方便、密封可靠、承压能力强等优点，因而深受工程师和技术人员的青睐。
本文将对法兰连接进行汇总，包括其基本概念、分类、标准、材质、制造工艺、安装注意事项等方面进行详细介绍。
首先，法兰连接是一种通过法兰连接两个管道、阀门或设备的连接方式。
它通常由法兰、垫片、螺栓和螺母组成。
法兰可以分为盲板法兰、对焊法兰、螺纹法兰、松套法兰等多种类型，其选择取决于具体的应用场景和要求。
其次，根据国家标准的不同，法兰连接可以分为国标法兰和非国标法兰。
国标法兰是指按照国家标准设计和制造的法兰连接，如GB/T9112-2000、GBT2506-2005等。
而非国标法兰是指按照用户的要求或使用国外标准制造的法兰连接，如ANSIB16.5、DIN等。
再次，法兰连接所使用的材质也有多种选择。
常见的材质包括碳钢、不锈钢、合金钢、铸铁、铜等。
不同的材质具有不同的化学成分和物理性能，因此在选择时需要考虑介质特性、工作条件等因素。
此外，法兰连接的制造工艺也是非常重要的。
常用的法兰连接制造工艺有锻造、铸造和焊接等。
锻造是指通过对金属进行加热和锤击来改变其形状和组织结构的工艺。
铸造是指通过将熔化的金属倒入模具中，待其凝固固化后取出来的工艺。
焊接是将两个或多个金属零件通过熔化焊材来实现连接的工艺。
最后，安装法兰连接时需要注意一些事项。
首先，安装前需要对法兰进行清洗和检查，确保其表面平整、无裂纹和损伤。
其次，需要正确选择和安装垫片，以保证连接的密封性能。
同时，需要正确安装和拧紧螺栓和螺母，避免过紧或过松导致泄漏或脱落。
最重要的是，要根据实际情况选择适当的连接方式，并按照相关标准和规范进行操作。
综上所述，法兰连接是一种常用的管道连接方式，具有广泛的应用前景。
通过对其基本概念、分类、标准、材质、制造工艺、安装注意事项等方面进行汇总，能够更好地理解和应用法兰连接技术，促进工程实践的发展和进步。
法兰连接
1.4 影响密封性能的主要因素
螺栓预紧力 垫片性能 压紧面质量 法兰刚度 操作条件
1.4.1 螺栓预紧力
预紧力使垫片压紧实现初始密封 适当提高预紧力可增加垫片的密封能力，即在正常工况 下保留较大的接触面比压力 预紧力不宜太大，否则使垫片整体屈服丧失回弹能力， 甚至将垫片挤出或压坏 预紧力应均匀地作用到垫片上，可采取减小螺栓直径、 增加螺栓个数等措施来提高密封性能
法兰连接
主讲 任会松
学习向导
了解法兰连接工作原理和垫片的种类 了解压力容器法兰和管法兰的类型 了解三种密封面的结构特点和应用范围 知道本公司使用法兰类型
法兰简介
压力容器的可拆密封装置形式有螺纹 连接、承插式连接和螺栓法兰连接等， 其中螺栓法兰连接应用最普遍。 螺栓法兰连接主要由法兰、螺栓和垫 片组成。螺栓作用是提供预紧力实现 初始密封，并承担内压产生的轴向力 和是螺栓法兰连接变为可拆连接。垫 片装在两个法兰中间，防止容器发生 泄漏。 法兰连接有较好的强度和紧密性，适 用的尺寸范围广，广泛应用于设备和 管道，但法兰连接不能很快的装配， 且制造成本较高。
榫槽型密封面
梯形槽
2.3.2 压力容器法兰用的密封垫片
非金属垫片：橡胶板、无石棉橡胶板、聚四氟乙 烯、柔 性石墨；断面形状一般为平面形或O形。这些材料的优 点是柔软，耐温度和压力的性能较金属垫片差，通常只 适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。
2.3.2 压力容器法兰用的密封垫片
金属垫片：常用的是软铝、软钢、铜、各种合金钢、不 锈钢。其断面形状有平面形、波纹形、齿形、椭圆形和 八角形等。金属垫片材料一般并不要求强度高，而是要 求软韧；主要用于中、高温和中、高压的法兰联接密封。
密封机理 法兰分类 法兰材质，选用
法兰连接
我们就是法兰！
法兰连接的主要特点是拆卸方便、强度高、密封性能好。安装法兰 时要求两个法兰保持平行、法兰的密封面不能碰伤，并且要清理干净。 法兰所用的垫片，要根据设计规定选用。
法兰连接是管道施工的重ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ连接方式。
法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。 在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小， 而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处 都是法兰连接的管道和器材。
法兰（Flange）又叫法兰盘或突缘。 法兰是使管子与管子及和阀门相互连接 的零件，连接于管端。法兰上有孔眼， 螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。 法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法 兰及卡套法兰。
法兰连接 就是把两个管道、管件或器材， 先各自固定在一个法兰盘上，两 个法兰盘之间，加上法兰垫，用 螺栓连接在一起，完成了连接。 有的管件和器材已经自带法兰盘， 也是属于法兰连接。
第十章 法兰连接n
10.1 概述 一、法兰连接的结构
组成：一对法兰、数个螺栓和一个垫片
螺栓 垫片
法兰
二、法兰连接的密封原理
密封原理：在螺栓预紧力作用下，把法兰密封面间的
垫片压紧，借助于垫片的变形，把密封面上的凹凸不平 处填满，形成初始的密封条件。
这时在垫片单位面积上的压紧力称为预紧密封比压。 工作状态下，螺栓受轴向拉伸，法兰密封面沿着彼此 分离的方向移动，密封面与垫圈之间的压紧力有所下降。 垫片回弹，补偿变形，此时残留的密封比压较大，则 仍可保持良好的密封状态。当密封比压小于某一临界值时， 将发生泄漏，这一临界值称为工作密封比压。 法兰密封面上实际存在的密封比压，预紧时不低于垫 圈的预紧密封比压，工作时应高于工作密封比压。
2）确定公称压力
根据p=0.2MPa，t=280℃，查表10-10 用20R时，若取PN=0.25MPa，300℃的 [p]=0.15MPa<0.2MPa，定PN=0.6MPa 用16MnR时，若取PN=0.25MPa，300℃的 [p]=0.21MPa>0.2MPa，因此定PN=0.25MPa
3）确定法兰尺寸 20R：DN=1000mm，PN=0.6MPa，查表10-3确定尺寸 16MnR ：DN=1000mm，PN=0.25MPa，查表10-2确定 尺寸 4）在图样上标记 法兰标记：□-□ □-□ / □-□ □ 标准号 法兰总高度 法兰厚度 公称压力 公称直径 法兰密封面形式代号 法兰名称及代号（p264表）
（四）压力容器法兰选用
压力容器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。
（四）压力容器法兰选用
内径为Di，设计压力为p，设计温度为t的容器筒体或 封头选配法兰步骤： （1）根据容器的公称直径和设计压力p，参照表10-1初 步确定法兰的结构类型。 （2）根据容器的设计压力p，设计温度t及准备采用的法 兰材料，按表10-10或表10-11确定所选用法兰的PN。 （3）根据所确定的法兰PN与DN再查看表10-1，验证一下 初步确定的法兰类型是否覆盖了所确定的PN、DN。如果 覆盖，则可按所确定的PN和DN确定法兰尺寸，否则需变 更所选法兰类型或变更材料，调整PN。 （4）根据PN和DN，从表10-2至表10-8中查取法兰尺寸。
法兰 连接
非金属垫片用于平面密封面与凹凸密封面。
(4) 压力容器法兰用密封垫片
②金属-非金属组合垫片 适用于较高压力和温度场合 用于乙型与长颈法兰。
缠绕垫片（NB/T47源自252012）金属包垫片（NB/T470262012）
放射源强度
放射源强度 A 又称为放射源活度,是指单位时间内发生核 衰变的数目。
其单位为贝可 (Bq), 1Bq 表示每秒钟发生一次核转变。 λ 为 衰变常数,是与该种放射性同位素性质有关的常数。放射源活度等 于衰变常数乘以衰变以后剩余原子核的数目。
7.2.2放射性污染的评价
半衰期
半衰期是指放射性的核素因衰变而减少到原来一半所需的时间。
要保证法兰密封，就必须使法兰密封面 上实际存在的比压，预紧时不低于垫片 的预紧密封比压，工作时应高于工作密 封比压。
二、影响法兰密封的因素
1、螺栓预紧力 ——大小合适；均匀作用
2、密封面型式（平面型、凹凸型和榫槽型）
3、垫片性能 ——适当的变形和回弹能力 ——耐腐蚀能力 ——工作温度下不变质
4、法兰刚度 ——刚度足够
衬环法兰的结构与不带衬环法兰的结构是 对应的，也共有三类八种结构。
说明：一是密封面开在衬环上，所以衬环 要有足够的厚度；二是为了检查衬环与法 兰之间，衬环与容器筒体或法兰衬里之间 焊缝的严密性，在法兰上开有十字通孔。
法兰尺寸可从表10－2至表10－8中查取。
(3)密封面型式
①平面型密封面（RF）
容器法兰
管法兰
学习向导
•一、 法兰连接结构与密封原理 •二、 影响法兰密封的因素 •三、 压力容器法兰标准及选用 •四、 管法兰标准及选用
过程设备设计基础--法兰联接
过程设备设计基础–法兰联接概述在过程设备设计中，法兰联接是一种常用的连接方式，用于连接管道、容器等设备的进出口。
法兰联接具有连接方便、密封可靠、拆装方便等优点，广泛应用于各种工业领域。
法兰联接的分类根据法兰的形状和连接方式的不同，法兰联接可分为以下几种类型：平面法兰平面法兰是一种常见的法兰联接方式，其连接面为平面状，通常由两块法兰盘和螺栓连接组成。
平面法兰适用于低压、非腐蚀性介质的传输。
对焊法兰对焊法兰是通过对两个管道的焊接来实现连接的方式。
对焊法兰通常用于高压、高温、腐蚀性介质的传输，具有较高的密封性能和抗压能力。
螺纹法兰螺纹法兰是将法兰和管道的螺纹相连接的一种法兰联接方式。
螺纹法兰适用于低压、小口径的管道联接，其优点是拆装方便，但密封性能相对较差。
滚焊法兰滚焊法兰是通过将两个连接部位进行滚焊，形成永久性的连接。
滚焊法兰适用于高压、高温的工况，其连接强度和密封性能较好。
镶嵌法兰镶嵌法兰是在一个法兰的面上嵌入另一个法兰，通过螺栓连接实现联接。
镶嵌法兰适用于较高温度和压力的工况，具有较好的密封性能和抗应力能力。
法兰联接的设计原则在进行法兰联接设计时，需要遵循以下原则：1. 根据工作条件选择合适的法兰类型根据工作介质的性质、温度、压力等情况，选择适合的法兰类型。
例如，对于高温、高压的工况，应选择对焊法兰或滚焊法兰；对于低温、低压的工况，可以选择平面法兰或螺纹法兰等。
2. 合理选择法兰材料根据工作介质的性质和温度要求，选择合适的法兰材料。
常用的法兰材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
不同的材料具有不同的耐腐蚀性和抗压能力，在选择时需要兼顾经济性和使用要求。
3. 确保法兰的密封性能法兰的密封性能对于工艺过程的安全运行至关重要。
在设计中，应该合理选择密封垫片材料和结构，确保法兰联接的密封性能。
同时，在安装过程中，应严格控制螺栓的预紧力，避免松动或过紧造成泄漏。
4. 考虑法兰的拆装便利性在工程运行过程中，法兰可能需要进行拆卸和更换。
法兰连接
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，
高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
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。
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：
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。
第十章法兰连接
（2）增加与法兰盘连接处器壁（或管壁）的壁厚，不但会减小法兰加给 器壁的弯曲应力，而且增厚的器壁会反过来增大法兰盘的刚度、减小 法兰盘中的弯曲应力。
（3）对法兰强度起主要作用的三个应力都是弯曲应力，而弯曲应力的大 小又与受弯构件的厚度平方成反比，所以决定法兰强度大小的关键尺 寸是法兰盘的厚度。对于带颈的法兰，增加颈的厚度对提高法兰强度 会有比增加法兰盘厚度更好的效果。
第十章法兰连接
15
法兰标准
法兰标准（中所1含）内容公: 称直径
DN
（ 2） 公称压力
PN
（ 3） 结构类型 （ 4） 密封面型式
（ 5） 法兰尺寸
（ 6） 垫片型式与材质
（ 7） 技术条件
第十章法兰连接
16
公称直径DN
1.管道法兰：其公称直径与相配的管子直径相一致。管子的公称直径不 是管子的内径或外径，是与管子内径相近的一个圆整数值。 例如：DN100，具体尺寸为：φ108×3.5，φ108×4，φ108×4.5，（ 摘：GB8163－87，热轧钢管） DN100，(4 inch) φ114×4，
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四、筒体的应力计算与校核
对于卧式容器除了考虑由操作压力引起的薄膜 应力外，还要考虑容器质量导致筒体横截面上 的纵向弯矩和剪力。跨中截面和支座截面是容 器可能发生失效的危险截面。为此必须进行强 度或稳定性校核。
第十章法兰连接
35
五、鞍座的包角选择
增大鞍座的包角可以使筒体中的应力降低，
但使鞍座变得笨重，过分的减小
18
第二节 管法兰连接
第十章法兰连接
19
一、管法兰 1、管法兰类型与密封面型式
第十章法兰连接
20
2、管法兰的标记方法
化工机械设备基础--法兰连接
1、法兰的公称直径
2、法兰的公称压力 0.25-6.4MPa， 7种
3、压力容器法兰的最大允许工作压力
实际生产中使用的法兰都是16MnR制造的，操作温度 200℃；
允许最大工作压力等于该法兰的设计压力(公称压力)。
4．容器法兰尺寸的确定
按以下步骤进行： (1) 容器的公称直径(即其内径)DN和设计压力参照表10-
三、法兰的结构与分类
——法兰分类有多种方式： 按加工方式分、按产品材料材质分、按生产标准分、按连 接方式分、按产品规格分类等。具体情况具体分类。
——法兰材质有：20#、A105、Q235A、12Cr1பைடு நூலகம்oV、 16MnR、15CrMo、18-8、321、304、304L、316、316L等 。
法兰盘
榫槽面密封面：使用情况同凹凸面法兰；
环槽面密封面：常与对焊连接型式配合(不与承插焊配合)使用，主要
用在高温、高压或二者均较高的工况。在"美式法兰’中，常用在PN10.0( 部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa压力等级中。在"欧式法兰"中常 用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN4200。
1．螺栓预紧力 ——预紧力不能过大，否则将会使垫片被压坏或挤出。 ——必须使预紧力均匀地作用于垫片。因此，当密封所需要 的预紧力一定时，采取增加螺栓个数、减小螺栓直径的办法 对密封是有利的。
2．压紧面(密封面)
全平面密封面：常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的
(PNg1.0)工况下；常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰；
密封面型式
化工机械设备基础--法兰 连接
2021年7月13日星期二
一、概述
法兰连接的原理和应用
法兰连接的原理和应用法兰连接是一种常用的管道连接方式，它通过法兰垫圈和螺栓将两个管道或管道与设备连接在一起。
法兰连接具有安装简便、拆卸方便、密封性好等优点，广泛应用于工业领域中的管道系统中。
法兰连接的原理主要包括以下几个方面：1. 法兰：法兰连接是通过两个法兰盘相互连接而实现的，它有允许一定角度偏离的能力，并能在管道受到压力和热胀冷缩等作用下保持密封性能。
一般来说，法兰连接主要分为法兰盘和法兰垫圈。
2. 法兰盘：法兰连接中的两个连接端就是通过法兰盘来连接的。
法兰盘通常由两种盘组成，一种是连接于管道上的管法兰盘，另一种是连接于设备上的设备法兰盘。
3. 法兰垫圈：法兰垫圈是法兰连接中的重要密封部件，它通常是由金属或非金属材料制成的。
法兰垫圈的存在可以保证法兰连接处的密封性，从而防止介质泄漏。
4. 抗拉螺栓：法兰连接通常使用螺栓将两个法兰盘紧固在一起，螺栓的数量和规格根据连接的压力和尺寸来确定。
螺栓需要具备抗拉的能力，以承受连接处的压力。
法兰连接的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 管道系统：法兰连接是管道系统中常用的连接方式，它可以将管道与管道、管道与设备连接起来。
在石油、化工、冶金等行业中，法兰连接被广泛用于输送和储存液态和气体介质的管道系统中。
2. 设备连接：法兰连接也经常用于设备之间的连接，比如将泵与管道连接起来。
法兰连接可以方便地安装和拆卸设备，同时也能保证设备之间的密封性。
3. 高压管道：由于法兰连接具有较好的密封性能，因此在高压管道系统中广泛应用。
在高压水、蒸汽等介质的输送系统中，法兰连接能够确保连接处的安全和可靠。
4. 特殊环境：法兰连接还可以应用于一些特殊环境中，如低温、高温、高压等条件下的管道系统。
在这些环境中，法兰连接可以承受高温、高压的作用，并保持连接处的密封性。
总之，法兰连接是一种常见且重要的管道连接方式，它通过法兰垫圈和螺栓将管道或设备连接在一起，并具有安装简便、拆卸方便、密封性好等优点。
法兰连接方式
法兰连接方式
法兰连接方式是一种使用在管道、设备等结构件之间的常用连接方式。
法兰的特点是可以快速完成管道的安装和拆卸，且连接强度高，密封性好，但需要使用较大的力量来固定和拆卸。
此外，根据不同管道或设备上使用的法兰类型不同，法兰连接方式也有很多不同形式。
比如，法兰可分为平法兰(Flat Flange)、圆形法兰(Ring Flange)、蝶形法兰(Butt Welding Flange)、套管法兰(Slip On Flange)、弯头法兰(Elbow Flange)等，其中平法兰是普通使用最多的类型，而圆法兰和蝶形法兰是用于焊接管道连接的常用形式，套管法兰则主要用于管道的拆装。
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常用垫片的断面形状
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第二节 检查孔
为了检查压力容器在使用过程中 是否产生裂纹、变形、腐蚀， 是否产生裂纹、变形、腐蚀，以 及安装拆卸设备的内部装置， 及安装拆卸设备的内部装置，压 力容器均应开检查孔。包括： 力容器均应开检查孔。包括：人 手孔和螺纹管塞孔。 孔、手孔和螺纹管塞孔。
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容器上开设人孔、手孔的规定：
图3-15 滚动支座
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四、筒体的应力计算与校核 对于卧式容器除了考虑由操作压力引起的薄膜 应力外， 应力外，还要考虑容器质量导致筒体横截面上 的纵向弯矩和剪力。 的纵向弯矩和剪力。跨中截面和支座截面是容 器可能发生失效的危险截面。 器可能发生失效的危险截面。为此必须进行强 度或稳定性校核。 度或稳定性校核。
7
三、压力容器法兰标准
1、类型 、 甲型平焊法兰
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乙型平焊法兰
9
长颈对焊法兰
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2、结构
（1）平面型密封面： 平面型密封面： （a） （b）； 凹凸型密封面： （2） 凹凸型密封面： （c）； （3）榫槽型密封面： 榫槽型密封面： （d）；
法兰密封面形式
11
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（一）平面型密封面
压紧面是光滑的， 压紧面是光滑的 ， （ b ） 形式有三角形断面的沟槽。 形式有三角形断面的沟槽 。 适用于公称压力P≤ P≤2 Mpa， 适用于公称压力 P≤2.5Mpa ， 广泛应用于P≤ P≤0 广泛应用于 P≤0.6Mpa, 压紧 面的宽度： 压力容器法兰： 面的宽度 ： 压力容器法兰 ： 60mm 20 ～ 60mm ， 管 法 兰 ： 10 ～ 20mm mm。 20mm。
3
二、法兰连接受力分析
1、法兰所受外力
4
2、法兰在外力偶矩作用下的变形和内力
5
例如：分离松节油 和 蒎烯的分离塔 蒎烯的分离塔， 例如：分离松节油α和β蒎烯的分离塔，真 空操作， 空操作，700mmHg，平型压紧面，由于刚 ，平型压紧面， 度不足使法兰翘曲造成密封失效。 度不足使法兰翘曲造成密封失效。
支座位置的确定原则：当容器放置于鞍座上， 支座位置的确定原则：当容器放置于鞍座上，鞍座 的约束反力将几种作用于容器的局部器壁上， 的约束反力将几种作用于容器的局部器壁上，引 起复杂而且相当大的局部应力。 起复杂而且相当大的局部应力。 1、鞍座中心线至圆筒体端部的距离A小0.2L。 鞍座中心线至圆筒体端部的距离A 0.2L。 其中， 为圆筒体长度(两封头切线间距离) 其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)， A为鞍座中心线至圆筒体端部的距离。 为鞍座中心线至圆筒体端部的距离。 2、当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强 当鞍座邻近封头时， 刚性的作用。因此，在满足A<0.2L时 刚性的作用。因此，在满足A<0.2L时，尽量使 A<0.2L A<0.5Ri(Ri为筒体内半径) A<0.5Ri(Ri为筒体内半径)。 为筒体内半径
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2、管法兰的标记方法 、
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3、垫片材料类型及选择 、 选用垫片的原则：(1)耐腐蚀， 不污染介质；（ 2）具 选用垫片的原则： 耐腐蚀， 不污染介质； ） 耐腐蚀 有良好的变形能力和回弹能力； 有良好的变形能力和回弹能力；（3）有一定的机械强度 ） 和适当的柔软性； 和适当的柔软性；（4）在工作温度下不变形和软化。 ）在工作温度下不变形和软化。 常用垫片的断面形状
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(二)凹凸型密封面 二 凹凸型密封面 在凹型面内放置垫 片 ， 其优点是便于对 中 ， 能够防止软质垫 片的挤出， 片的挤出 ， 而且比平 行面窄， 容易压紧。 行面窄 ， 容易压紧 。 最 大 DN=3000mm, PN≤6.4 Mpa
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（三）榫槽型密封面 榫槽法兰由一个榫 面和一个槽面组成， 面和一个槽面组成，垫 片放在槽内， 片放在槽内，由于压紧 面积小， 面积小，垫片又受到槽 的阻挡， 的阻挡，不会从周边挤 出，容易获得较好的密 封效果。 封效果。 主要用于： 易燃， 主要用于： 易燃，易 有毒介质的场合， 爆，有毒介质的场合， 当PN=20Mpa, 可用到 DN=800 mm
6
3、通过分析得出如下的几点结论： 通过分析得出如下的几点结论：
（1）密封垫片是整个法兰连接（包括法兰、垫片、螺柱、螺母）的基 密封垫片是整个法兰连接（包括法兰、垫片、螺柱、螺母） 垫片的材质、 础。垫片的材质、结构和尺寸是影响螺栓力和法兰力矩大小的主要因 素之一。 素之一。 （2）增加与法兰盘连接处器壁（或管壁）的壁厚，不但会减小法兰加 增加与法兰盘连接处器壁（或管壁）的壁厚， 给器壁的弯曲应力，而且增厚的器壁会反过来增大法兰盘的刚度、 给器壁的弯曲应力，而且增厚的器壁会反过来增大法兰盘的刚度、减 小法兰盘中的弯曲应力。 小法兰盘中的弯曲应力。 （3）对法兰强度起主要作用的三个应力都是弯曲应力，而弯曲应力的 对法兰强度起主要作用的三个应力都是弯曲应力， 大小又与受弯构件的厚度平方成反比， 大小又与受弯构件的厚度平方成反比，所以决定法兰强度大小的关键 尺寸是法兰盘的厚度。对于带颈的法兰， 尺寸是法兰盘的厚度。对于带颈的法兰，增加颈的厚度对提高法兰强 度会有比增加法兰盘厚度更好的效果。 度会有比增加法兰盘厚度更好的效果。 （4）在螺栓力一定的条件下，法兰螺孔中心圆与密封垫片中径之间的 在螺栓力一定的条件下， 距离越小，法兰所承受的外力偶矩越小。在确定螺栓直径与数目时， 距离越小，法兰所承受的外力偶矩越小。在确定螺栓直径与数目时， 应以螺孔中心圆直径尽可能小为原则。 应以螺孔中心圆直径尽可能小为原则。
第十章 法兰连接
第一节 压力容器法兰连接
压力容器的法兰连接 ； 管法兰连接。 管法兰连接。
1
一、法兰连接的密封原理
2
在垫圈单位面积上的最小压紧力称为垫圈的预紧密封比压。 工作密封比压含义是：一个已经形成了密封条件的法 兰连接（即垫圈已被压缩到预紧密封比压），在通入压 力介质后，为不使介质泄漏，在密封面与垫圈之间所必 须保留下来的最低比压。
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公称压力PN 公称压力
法兰标准中所列的能够承受的公称压力PN， 法兰标准中所列的能够承受的公称压力PN，是以法兰材 PN 质为16MnR时计算而得，操作温度为：200℃。 16MnR时计算而得 质为16MnR时计算而得，操作温度为：200℃。
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第二节 管法兰连接
19
一、管法兰 1、管法兰类型与密封面型式 、
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三、鞍座的选择搭配 卧式容器由于温度 和载荷变化等原因使容 器产生了轴向移动， 器产生了轴向移动，如 果支座都是固定式的， 果支座都是固定式的， 由于自由伸缩受阻使容 器器壁中可能引起过大 的附加应力， 的附加应力，所以双鞍 座式中的一个鞍座为固 定支座， 定支座，另一个为活动 支座。 支座。
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图3-26 设置加强板的鞍座
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立式设备支座 主要有底板、筋板和垫板组成， （1）悬挂式支座 ） 主要有底板、筋板和垫板组成，广泛 应用于反应釜和立式换热器上，优点是简单、轻便， 应用于反应釜和立式换热器上，优点是简单、轻便，但 易产生较大的局部应力， 易产生较大的局部应力，如图示 。悬挂式支座标准分为 A型和 型两个类型。 型和B型两个类型 型和 型两个类型。
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法兰标准
法兰连接是工业生产中广泛使用的连接方法。 法兰连接是工业生产中广泛使用的连接方法。 当前，国内外均已将法兰标准化。 当前，国内外均已将法兰标准化。 我国实施的法兰标准： 我国实施的法兰标准： JB4701－2000 甲型平焊法兰； 甲型平焊法兰； － JB4702－2000 乙型平焊法兰； 乙型平焊法兰； － JB4703－2000 长颈对焊法兰； 长颈对焊法兰； － JB/T84－94 凹凸面对焊环板式松套钢制法兰； 凹凸面对焊环板式松套钢制法兰； － JB/T85－94 翻边板式松套钢制法兰。 － 翻边板式松套钢制法兰。
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3 球形容器支座 （1）柱式支座： ）柱式支座： 赤道正切柱式支座， ●赤道正切柱式支座， （a） ） 型支座， ● V型支座， 型支座 （b） ） 三柱汇一型支座， （c） ●三柱汇一型支座， ）
图4-3-18 球形容器支座
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（2）裙式支座 ） 裙式支座， ●裙式支座，图， 半埋式支座， ●半埋式支座，图， 高架式支座， ●高架式支座，图。
图 裙式支座
图 半埋式支座
图高架式支座
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回转盖人孔
从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖所处的位置， 从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖所处的位置，将人孔分 为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔。 为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔。
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垂直吊盖人孔
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水平吊盖人孔
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第三节 容器支座
设置容器支座的作用： 设置容器支座的作用： ●支承容器的设备重量， 支承容器的设备重量， 固定设备于工艺设计位置， ●固定设备于工艺设计位置， 支承操作引起的振动， ●支承操作引起的振动， 承受地震载荷和风载荷。 ●承受地震载荷和风载荷。 容器支座类型： 容器支座类型： 立式容器支座， ●立式容器支座， 卧式容器支座， ●卧式容器支座， 球形容器支座。 ●球形容器支座。
图 悬挂式支座
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（2）支承式支座 ） 用钢板焊制的支承式支脚和支座， 用钢板焊制的支承式支脚和支座，或者是钢管做成 如图示。 如图示。
图4-3-14 支承式支脚
图4-3-15 支承式支座 a.荷重 荷重<4t b.荷重 荷重>4t 荷重 荷重
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பைடு நூலகம்
（3）圆筒形裙座 ）
图4-3-16
圆筒形裙座
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法兰标准
法兰标准中所含内容: 法兰标准中所含内容
（ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5） （ 6） （ 7） 公称直径 公称压力 结构类型 密封面型式 法兰尺寸 垫片型式与材质 技术条件 DN PN