压力容器设计中法兰及紧固件的选用

压力容器设计技术规定

QB 江苏永泰压力容器有限公司企业标准压力容器设计技术规定第一版编制：审核：批准：2008-08-10发布2008-08-30实施江苏永泰压力容器有限公司HLSH/设-3-2008压力容器设计技术规定1.本规定为各项目统一规定的原则和基础，各项目统一规定的具体一般不应与本规定相抵触。

2.压力容器设备施工图各项目（不含单项）的专业负责人必须在施工图开展之前指定该项目具体的统一规定。

为节省起见，允许专业负责人只规定新增部分及因特殊原因更新本规定的部分，其余按本规定执行。

2.1以下各项均须逐项填写：1）项目名称：XXXX2）设备位号：XXXX3）技术要求：a.技术特性表现附录2（一、二、三、四、五）b.焊接结构采用HG20583—1998，并须以节点图形式表达各种焊接接头结构，不得省略；c.焊条牌号：凡符合《压力容器安全技术监察规程》的二类和三类的压力容器应采用低氢焊条。

d.表中未尽事宜，允许以“注”表示。

例如：其他要求 1.本设备应按工艺管口方位图在适应位置设置“压力容器产品铭牌和注册铭牌”，其支托高度XXXmm，材料XXX，其余由制造厂决定。

（此条对一、二、三类的压力容器必须具备。

支托高度为保温层厚度+25mm，无保温时支托高度取50mm，铭牌位置应根据项目情况，如要求在指定位置，则在总图中以假想线画出）2.本设备须静电接地（视物料情况确定）3.1管口表形式，见附录2 (六)3.2密封面形式：1）当密封面为凹凸面、榫槽面且成对供应时，按设备一侧的法兰密封面填写。

2）当密封面带法兰盖时（包括人、手孔，带盖的仪表口），填写斜线。

4.基本设备条件：1）基本风压：XXX N/m2；2）地震烈度：X度；3) 场地土类型：X类；4）地面粗糙度：X类；5）雪载荷：X类；6）环境温度：对压力容器其环境温度为月平均最低气温的最低值。

例如辽阳的月平均最低气温的最低值为—18.8℃.5.标准、规范施工图中所采用的标准、规范，均应是国家、部正式颁布的现行标准和规范，不得采用作废的标准、规范。

压力容器零部件设计---法兰设计

适用：低压和无毒介质。
②凹凸型
优点：便于对中，垫圈放在凹面不易挤出，密封面窄比压大。
缺点：加工量大
适用：压力稍高
③榫槽型
优点：密封面窄，不与介质接触，
缺点：拆卸难，垫圈不易清理
适用：压力更高，密封要求严
④梯形槽：
与椭圆型或八角型金属垫圈配用。
特点：槽的锥面与垫圈成线（或窄面）接触密封。
法兰的类型
1）压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、法兰与管板。
2）管法兰：管道之间连接。
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？为什么？
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？为什么？
答：不能。因为：压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的
适用：温度、压力有波动，介质渗透性
密封面的选用原则
首先必须保证密封可靠，然后力求加工容易，装配方便、成本低。
垫圈（垫片）
垫圈是法兰连接的核心，密封效果的好坏主要取决于垫圈的密封性能。
垫圈材料的要求：
耐介质腐蚀、不与操作介质发生化学反应，不污染产品和环境，具有良好的弹性，有一定的机械强度和适当的柔软性，在工作温度和压力下不易变质（硬化、老化、软化）。
法兰设计的重要概念
1、预紧密封比压：
预紧时(无内压），迫使垫片变形与压紧面密合，形成初始密封条件。此时在垫片单位面积上的压紧力。（也称最小压紧应力 MPa）
法兰设计的重要概念
2、工作密封比压：操
作时(有内压），压紧力减小，垫片具有足够的回弹能力，回复的变形能够补偿螺栓和密封面的变形，此时预紧密封比压下降到正常工作的最小值。（MPa）

压力容器法兰、螺栓、螺母及垫片选用表

表F.1 压力容器法兰、螺栓、螺母及垫片选用表法兰螺栓(柱)螺母垫片介质公称压力 (MPa)工作温度 (℃)法兰型式密封面型式钢号型式钢号钢号型式材料 ≤200甲、乙型平焊RF、MFMQ235B、Q245R35(P≤0.6MPa)，40MnB25、35非金属平垫片合成纤维橡胶≤1.6201～250 长颈对焊 RF、MFM20、16Mn 等长双头螺柱40MnB、40Cr35、45、40Mn缠绕垫片、波齿复合垫08F+柔性石墨 ≤200乙型平焊Q235B、Q245R非金属平垫片合成纤维橡胶2.5201～450长颈对焊 RF、MFM20、16Mn等长双头螺柱35 40MnB、40Cr35、45、40Mn缠绕垫片、波齿复合垫S11306+柔性石墨 ≤20008F+柔性石墨201～350 40MnB、40Cr 40MnVB 45、40Mn4.0351～450 长颈对焊MFM20、16Mn、15CrMo等长双头螺柱35CrMoA30CrMoA缠绕垫片波齿复合垫S11306+柔性石墨 S30408+柔性石墨≤20008F+柔性石墨08、10 201～350 40MnB、40Cr 40MnVB45、40Mn油品嗠油气6.4351～450长颈对焊MFM RJ20、16Mn、15CrMo等长双头螺柱35CrMoA 30CrMoA 缠绕垫片波齿复合垫金属环垫S11306+柔性石墨 S30408+柔性石墨 S11306、S30408、S30403 氢气、氢气与油气混和物4.0～6.4 ≤450 长颈对焊 MFM RJ Cr-Mo 等长双头螺柱 35CrMoA 25Cr2MoVA30CrMoA 35CrMoA缠绕垫片、波齿复合垫金属环垫 S11306+柔性石墨、S30408+柔性石墨S11306、S30408、S30403氨 ≤2.5 ≤150 乙型平焊 MFM Q235B、Q245R 等长双头螺柱非金属平垫片合成纤维橡胶压缩空气≤1.6 ≤150 甲、乙型平焊 RF Q235B、Q245R 等长双头螺柱非金属平垫片合成纤维橡胶 ≤1.6 ≤60 甲型平焊 RF Q235-B、Q245R 等长双头螺柱非金属平垫片合成纤维橡胶 2.5 ≤60 乙型平焊 RF Q235-B、Q245R 等长双头螺柱 40MnB、40Cr35、45非金属平垫片合成纤维橡胶惰性气体4.0～6.4 ≤60 长颈对焊 MFM 20、16Mn 等长双头螺柱 40MnB、40Cr 40MnVB 45、40Mn 缠绕垫片波齿复合垫 08F+柔性石墨 ≤1.6 ≤200 甲、乙型平焊 RF Q235B、Q245R 等长双头螺柱 35(P≤0.6MPa)，40MnB25、35 非金属平垫片合成纤维橡胶 2.5 ≤280 长颈对焊RF20、16Mn等长双头螺柱40MnB、40Cr 35 缠绕垫片、波齿复合垫08F+柔性石墨 ≤40040MnB、40Cr 40MnVB45、40Mn 蒸汽4.0～6.4≤450 长颈对焊MFM RJ20、16Mn等长双头螺柱35CrMoA 25Cr2MoVA30CrMoA 35CrMoA 缠绕垫片波齿复合垫金属环垫 S11306+柔性石墨 S30408+柔性石墨 S11306、S30408、S304031.6 ≤50 长颈对焊 RF 20、16Mn 等长双头螺柱液化烃 (储存容器)2.5 ≤50 长颈对焊 RF、 MFM20、16Mn 等长双头螺柱 40MnB、40Cr35缠绕垫片、波齿复合垫 08F+柔性石墨弱酸、弱碱≤1.6甲、乙型平焊 RF Q235B、Q245R 等长双头螺柱非金属平垫片合成纤维橡胶水≤1.6 ≤100 甲、乙型平焊 RF Q235B、Q245R 等长双头螺柱 35(P≤0.6MPa)，40MnB25、35非金属平垫片合成纤维橡胶剧毒介质≥1.6长颈对焊MFM20，16Mn等长双头螺柱40MnB、40Cr35 缠绕垫片08F+柔性石墨表F.2 接管法兰、螺栓、螺母及垫片选用表法兰螺栓(螺柱)螺母垫片介质公称压力 (MPa) 工作温度 (℃)法兰型式密封面型式钢号型式钢号钢号型式材料 ≤200非金属平垫片合成纤维橡胶 1.6、2.0201～250 带颈对焊(WN)突面(RF)20、16Mn等长双头螺柱（全螺纹螺柱）35CrMoA30CrMoA柔性石墨复合垫片缠绕式垫片08+柔性石墨 S30408+柔性石墨＜30020、16Mn08F+柔性石墨300～450 20、16Mn、Cr-Mo35CrMoA2.5451～540 带颈对焊(WN)突面(RF)Cr-Mo 等长双头螺柱（全螺纹螺柱）25Cr2MoVA 30CrMoA 35CrMoA柔性石墨复合垫片缠绕式垫片齿形组合垫 S30408+柔性石墨(见注2)＜30020、16Mn08+柔性石墨300～450 20、16Mn、Cr-Mo35CrMoA4.0、5.0451～540 带颈对焊(WN)突面(RF) 凹凸面(MFM)Cr-Mo 等长双头螺柱（全螺纹螺柱）25Cr2MoVA 30CrMoA 35CrMoA柔性石墨复合垫片缠绕式垫片齿形组合垫 S30408+柔性石墨(见注2)＜300 20、16Mn 08+柔性石墨 300～450 20、16Mn、Cr-Mo35CrMoA油品嗠油气嗠油剂6.3、10.0451～540带颈对焊(WN)突面(RF) 凹凸面(MFM) 环连接面(RJ)Cr-Mo等长双头螺柱（全螺纹螺柱）25Cr2MoVA30CrMoA柔性石墨复合垫片缠绕式垫片、波齿组合垫金属环垫S30408+柔性石墨 S11306、S30403 8级 ≤200 带颈平焊(SO)六角头螺栓 8.8级 10级非金属平垫片合成纤维橡胶1.6～2.0201-300 真空容器法兰≥2.5301-425带颈对焊(WN)突面(RF) 凹凸面(MFM)20、16Mn等长双头螺柱（全螺纹螺柱） 35CrMoA 30CrMoA 柔性石墨复合垫片缠绕式垫片、波齿组合垫08+柔性石墨Q235B 4.6级 5级油品︑油气容器内部法兰1.0板式平焊(PL)突面(RF)0Cr18Ni9六角头螺栓A2-50(A2-70) A2-50(A2-70) 非金属平垫片合成纤维橡胶低温油气1.6～5.0 0～-20带颈对焊(WN) 突面(RF) 20、16Mn等长双头螺柱（全螺纹螺柱） 35CrMoA30CrMoA非金属平垫片合成纤维橡胶1.6、2.0 带颈对焊(WN) 液化石油气（储存容器）2.5、5.0≤50 带颈对焊(WN)突面(RF) 凹凸面(MFM)20、16Mn 等长双头螺柱（全螺纹螺柱）35CrMoA 30CrMoA 缠绕式垫片 S30408+柔性石墨 ≤25035CrMoA08+柔性石墨251～400 401～450 4.0、5.0451～540带颈对焊(WN)突面(RF)凹凸面(MFM) 环连接面(RJ)20、16Mn、Cr-Mo等长双头螺柱（全螺纹螺柱）25Cr2MoVA30CrMoA 35CrMoA缠绕式垫片波齿组合垫金属环垫S30408+柔性石墨 S11306、S30403≤25035CrMoA08+柔性石墨251～380 381～400 氢气嗠氢气与油气混和物10.0401～540带颈对焊(WN)突面(RF)凹凸面(MFM) 环连接面(RJ)Cr-Mo等长双头螺柱（全螺纹螺柱）25Cr2MoVA30CrMoA 35CrMoA波齿组合垫金属环垫S30408+柔性石墨 S11306、S30408、S30403注1：采用非金属平垫片时允许采用其它材料，但应注意其使用条件（温度、压力、介质）的限制。

对压力容器设备法兰标准的一些总结

对压力容器设备法兰标准的一些总结----WORD文档，下载后可编辑修改----1.甲型平焊法兰直接与容器的筒体或封头焊接，法兰在上紧和工作时均会作用给容器器壁一定的附加弯矩。

法兰自身刚度小，所以其适用范围也较小。

2.乙型平焊法兰比甲型平焊法兰增加了一个厚度一般大于筒体壁厚的短节，这样既可增加整个法兰的刚度又可使容器器壁避免承受附加弯矩。

3.长颈对焊法兰是用根部增厚的颈取代了乙型法兰的短节，从而更有效地增大了法兰的整体刚度。

由于去掉了乙型法兰与短节的焊缝，所以也消除了可能发生的焊接变形及可能存在的焊接残余应力。

标准设备法兰是在规定设计温度为200℃，材料为16MnR或16Mn锻件，根据不同形式的法兰，规定了垫片的型式、材质、尺寸和螺柱材料的基础上，按照不同直径和不同压力，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。

由于标准法兰是以16MnR或16Mn 锻件来制定的，所以，如果法兰材料强度低于16MnR或使用温度高于200℃，则其最大允许工作压力低于公称压力；反之，若法兰材料强度高于16MnR或使用温度低于200℃，则其最大允许工作压力便高于公称压力。

法兰的最大允许工作压力与公称压力孰高孰低，完全取决于法兰材料和使用温度。

在法兰连接中，法兰与壳体是焊在一起的，安装时，法兰与螺柱的温度相同，而操作时，法兰随壳体温度有所升高，一般法兰的温升值往往大于螺柱的温升值，于是法兰沿其厚度方向的热变形（即法兰增厚值）将大于螺柱的热伸长量。

由于法兰盘在沿其厚度方向的刚度远大于螺柱，所以在容器操作时，可以认为螺柱根本限制不了法兰的增厚，反过来倒是法兰强迫螺柱在其热伸长之外，还要产生一定量的弹性变形。

螺柱上所受到的附加轴向拉力的大小除与材料的弹性模量（E）、泊松比（ν）值有关外，还取决于螺柱与法兰工作时的温差以及螺柱杆的粗细。

螺柱的最危险截面在车螺纹处，采用A 型螺柱其危险截面上的附加热应力要比B型螺柱的附加热应力大，所以在使用温度较高时，优先选用B型螺柱。

压力容器用管法兰垫片紧固件的设计要求

垫片的选用
• 10 HG/T 20606和HG/T 20610所列非金属平垫片内径和缠绕垫内环内径可能大于相应法兰的内径，如使用上要求垫片（或内环）内径与法兰内径齐平时，用户应提出下列要求： • 1）采用整体法兰、对焊法兰或承插焊法兰； • 2）向垫片制造厂提供相应的法兰内径，作为垫片内经。
垫片的选用
• （摘自HG/T 20614-2009 3.0.2 垫片） • 1 垫片的型式和适用范围按HG/T 20606~HG/T 20612的规定。 • 2 垫片的型式和材料应根据流体、使用工况（压力、温度）以及法兰接头的密封要求选用。法兰密封面型式和表面粗糙度应与垫片的型式和材料相适应。 • 3 垫片的密封载荷应与法兰额定值、密封面型式、使用温度以及接头的密封要求相适应。紧固件材料、强度以及上紧要求应与垫片的型式、材料以及法兰接头的密封要求相适应。
HG/T 20635-2009
表3.2.11 垫片型式选用
垫片型式公称压力 Class 公称尺寸 DN
最高使用温度（℃）
700
密封面型式g
密封面的表面粗糙度Ra (μm)
0.8～1.6（碳钢、铬钢） 0.4～0.8（不锈钢）
法兰型式带颈对焊法兰长高颈法兰整体法兰法兰盖
金属
金属环垫
强渗透性介质
• （摘自TSG R0004-2009问答 9-12） • 介质的渗透性指流体介质对于密封材料和密封结构的穿透能力。 • 对于介质渗透性的“强、中、弱”只是相对的定性描述，还没有一个定量的界限区分标准。 • 一般地讲，小分子气体、低黏度、低表面张力、挥发性强的液体对于非金属垫片来说都是具有较强渗透性的介质。 • 例如：氢气、氦气、氨气、卤素气体、低分子的烷、烯烃等气体(或液化气体)以及汽油、甲醇、苯等轻质石油化工产品。

《压力容器安全技术监察规程》(99版)问题解答(二)

问题 ’4：目前不少锅炉制造厂有容器制造资格，因此关心 +)5 材料是否可以制造压力容器？是否可以代 +)1 和 0+&$？
答：+)5 按 !"’$) 规定只能代 0+&$，需原设计单位批准。
问题 ’*：第 +$ 条规定：压力容器的筒体、封头（端盖）为主要受压原件，对其用材的复验要求如下：（’）用于制造第三类压力容器的钢板必须复验。（+）
答：第 "* 条规定了可不设检查孔的容器的条件，无损检测程度取决于设计时所选取的焊接接头系数和图样的规定。对制冷装置用压力容器的局部无损检测比例，第 ’" 条已有规定。
问题 *：新规程第 (+ 条没有管板拼接接头，而原规程第 "% 条有规定，管板拼接接头如何执行？
答：应符合新《容规》第 ’% 条的规定。问题 %：第 ! 条中将螺旋板换热器纳入《容规》第三、四、五章的适用范围，如若设计、制造需要取得何等资格？在设计、制造中按何类容器要求？答：螺旋板换热器应按其设计压力、介质、操作温度确定类别。设计、制造单位须取得相应的资格。设计、制造依据的标准是 5$+(& 及螺旋板换热器行业标准。问题 ’：第 (! 条规定：设计者在对角焊缝的强度进行验算后，应将角焊的强度验算结果列入设计技术文件中。5$+(& 中没有列出角焊缝强度校核方法，设计者个人对角焊缝的强度校核没有理论依据，是否可暂缓执行此条？答：第 (! 条设计者对角焊缝的强度校核应列入技术文件中，以不断总结经验，目前尚无统一的计算理论依据。问题 @：第 )! 条规定：“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位应在图样上注明压力

法兰标准及选用

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，一个类是管法兰标准。

㈠压力容器法兰标准1．平焊法兰平焊法兰的两种类型的比较情况如下表所示，参见示意图。

2．对焊法兰长颈对焊法兰由于具有厚度更大的颈(示意图c)，因而使法兰盘进一步增大了刚性。

故规定用于更高的压力范围(PN 0.6MP a～6.4MP a)和直径范围(DN300mm～2000mm)，适用温度范围为-20℃～450℃。

由表4-16中可看出，乙型平焊法兰中DN 2000mm以下的规格均已包括在长颈对焊法兰的规定范围之内。

这两种法兰的联接尺寸和法兰厚度完全一样。

所以DN2000mm以下的乙型平焊法兰，可以用轧制的长颈对焊法兰代替，以降低法兰的生产成本。

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7加不锈钢衬环，可以节省不锈钢。

示意图中所示为带衬环的甲型平焊法兰。

使用法兰标准确定法兰尺寸时，必须知道法兰的公称直径与公称压力。

压力容器法兰的公称直径与压力容器的公称直径取同一系列数值。

例如DN 1000mm的压力容器，应当配用DN 1000mm的压力容器法兰。

表4-16 压力容器法兰分类和规格法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力、操作温度以及法兰材料有关。

因为在制定法兰尺寸系列、计算法兰厚度时，是以16MnR在200℃时的机械性能为基准制定的。

所以规定以此基准所确定的法兰尺寸，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。

例如，所谓公称压力PN O.6MPa的法兰，就是指具有这样一种具体尺寸的法兰，该法兰是用16MnR制造的，在200℃时，它的最大允许操作压力是0.6MPa。

如果把这个PN0.6MPa的法兰用在高于200℃的条件下，那么它的最大操作压力将低于它的公称压力0.6MPa。

反之，如果将它用于低于200℃的条件下，仍按200℃确定其最高工作压力。

如果把法兰的材料改为Q235-A，那么Q235一A钢的机械性能比16MnR差，这个公称压力PN0.6MPa的法兰，即使是在200℃时操作，它的最大允许操作压力也将低于它的公称压力。

法兰垫片紧固件管理细则

法兰垫片紧固件管理细则第一章总则第一条为规范法兰、垫片、紧固件选择及安装工作，防止发生安全事故，根据《中国石油炼油与化工企业设备管理办法》转化制定《法兰垫片紧固件管理细则》。

第二条钢制法兰、垫片、紧固件的设计、制造、选用所依据的标准应为最新国家标准，新建项目同一装置应采用同一标准，改造项目应与原装置标准一致，严禁混用。

新建装置原则使用化工部HG/T20592~20635-2021《钢制管法兰、垫片、紧固件》标准（美标）。

第二章管理职责第三条机动设备处的主要职责：一、机动设备处为法兰、垫片、紧固件归口管理部门，负责制定法兰、垫片、紧固件的安全管理规章制度，组织生产装置建立法兰螺栓紧固台帐，完善相关法兰、垫片、紧固件的资料。

二、参与审查法兰、垫片、紧固件选型、安装、使用、检验、修理、改造的全过程管理。

三、负责组织法兰、垫片、紧固件管理人员、操作人员和检修人员的培训和管理工作。

四、组织或参与法兰、垫片、紧固件失效原因的调查、分析和处理。

第四条设备属地单位职责：一、负责建立法兰螺栓紧固台账（针对定力矩专业紧固工具方式），台账中要明确记录工艺条件和螺栓、垫片规格型号、紧固方式及紧固单位提供的核算后的预紧步骤（预紧力）等内容。

二、负责监督紧固单位按照法兰螺栓紧固台账或参照扭矩对照表和实际工况核算后的预紧力进行紧固。

三、属地单位负责对法兰、垫片、紧固件的存放、保管和发放。

第三章法兰、垫片、紧固件选型第五条法兰、垫片、螺栓的选型应符合化工部《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG/T20592~20635-2021标准的技术要求。

第六条法兰选型参照《Class系列各种类型法兰的密封面型式及其常用范围》，详见附表-1。

第七条螺纹法兰、对焊松套法兰不应使用于剧烈循环工况。

在剧烈循环工况下，应选用带颈对焊法兰或整体法兰。

第八条螺纹法兰和承插焊法兰不应使用于可能发生缝隙腐蚀或严重腐蚀的场合。

第九条设备垫片选用时，应选用金属包垫、缠绕垫、石墨复合垫和波齿垫，选用缠绕垫时，当密封面为突面RF，应选用带外加强环型缠绕垫，法兰面为凹凸面FM时，应选用带内加强环型缠绕垫。

压力容器法兰、垫片、紧固件(NBT47020~47027-2012) 新标准 VS 旧标准

NB/T 47020~47027-2012〈压力容器法兰，垫片、紧固件〉1.NB/T 47020-2012压力容器法兰分类与技术条件●引用标准进行了更新●取消了法兰用材料Q235A和15MnVR●增加了长颈法兰用锻件材料14Cr1MO●长颈对焊法兰的尺寸作了进一步扩充●增加了垫片规格，与长颈对焊法兰系列规格相一致●Q235B钢板不得用作毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器法兰●法兰用厚度大于50mm的Q245R、Q345R钢板应正火状态下使用●甲型、乙型法兰的法兰环与圆筒或短节的连接焊缝应全焊透，长颈法兰与圆筒的对接焊缝应全焊透●对长颈法兰当工作压力大于或等于0.8倍本标准中规定的最大允许工作压力时，法兰与圆角的对接焊缝必须100%射线检RTⅡ级合格●对甲型平焊法兰、乙型平焊法兰，法兰与圆筒或短节间的连接焊缝表面100%磁粉或渗透，检测Ⅰ级合格✧NB/T 47020-2012规定用作法兰钢板应符合GB 150-2011的规定。

✧Q235B，Q235C钢板用作容器法兰的限制。

1)钢的化学成分应符合GB/T 700-2006的规定，钢板的质保书中磷的含量P≤0.035%，硫的含量S≤0.035%的要求。

2)厚度等于大于6mm的钢板应进行冲击试验，结果应符合GB/T 700-2006的规定。

3)设计压力小于1.6MPa。

4)使用温度Q235B为20~300℃Q235C为0~300℃5)用作其他受压元件（除容器壳体外）Q235B为30mmQ235C为40mm6)Q235系列的钢板不得用于毒性程度为极度和高度危害的介质。

2.NB/T 47021-2012 甲型平焊法兰●引用标准进行了更新●材料牌号进行了相应的更新●将衬环平密封面的衬环尺寸D3增至尺寸D23.NB/T 47022-2012 乙型平焊法兰●引用标准进行了更新●材料牌号进行了相应的更新●将衬环平密封面的衬环外径尺寸D3增至D24. NB/T 47023-2012 长颈对焊法兰●引用标准进行了更新●材料牌号进行了相应的更新●将衬环平密封面的衬环外径尺寸D3增至D2●PN0.6MPa~2.5 MPa的法兰直径规格增至DN2600●PN4.0MPa的法兰直径规格增至DN2000●PN6.4MPa的法兰直径规格增至DN1200●相应增加了长颈法兰高度H的修正值5. NB/T 47024-2012 非金属软垫片●规范性引用文件进行了更新●增加了橡胶、聚四氟乙烯、柔性石墨等非金属软性垫片材料●修改部分技术要求●垫片的尺寸进行扩充非金属垫片的典型材料和代号6.NB/T 47025-2012 缠绕垫片●规范性引用文件进行了更新●取消了金属带的沸腾钢牌号●取消了金属带0Cr18Ni12Mo2Ti牌号，並对典型金属带牌号进行了更新●增加了填充带的材料“非石棉纤维”●增加了典型金属带材料和填充带材料的使用温度范围●垫片的尺寸进行扩充金属带的典型材料和代号填充带材料和代号a 不同种类的非石棉纤维带材料有不同的使用温度，按生产厂的规定垫片的结构型式和代号7.NB/T 47026-2012 金属包垫片●规范性引用文件进行增加和更新●对典型金属板材料牌号进行更新●增加了典型金属板材料的最高工作温度●增加了填充带材料的类型和最高工作温度●垫片的尺寸进行了扩充金属板材料标准和代号填充材料标准和最高工作温度8. NB/T 470027-2012 压力容器法兰用紧固件●规范性引用文件进行了更新●由螺柱扩充到紧固件●螺柱的尺寸进行扩充●增加了全螺纹螺柱●修改了部分技术要求●增加了检验、验收和包装要求●A型螺柱：无螺纹部分直径d2等于螺纹大经（公称直径）●B型螺柱：无螺纹部分直径d2等于螺纹小径●C型螺柱：为全螺纹螺柱●用于公称压力PN≥4.0MPa法兰的螺柱，应逐根按JB/T4730.4进行磁粉检测，Ⅱ级合格●合金钢紧固件应进行法兰处理●螺柱的材料有20，35，40MnB，40MnVB，40Cr，35CrMOA，25Cr2MOV A●与螺柱相匹配螺母材料有15,20,25,45,40Mn,30CrMOA，35CrMOA，25Cr2MOV A●螺母的厚度相当于Ⅱ级螺母的厚度。

对压力容器设备法兰标准的一些总结

对压力容器设备法兰标准的一些总结1.甲型平焊法兰直接与容器的筒体或封头焊接，法兰在上紧和工作时均会作用给容器器壁一定的附加弯矩。

法兰自身刚度小，所以其适用范围也较小。

2.乙型平焊法兰比甲型平焊法兰增加了一个厚度一般大于筒体壁厚的短节，这样既可增加整个法兰的刚度又可使容器器壁避免承受附加弯矩。

3.长颈对焊法兰是用根部增厚的颈取代了乙型法兰的短节，从而更有效地增大了法兰的整体刚度。

由于去掉了乙型法兰与短节的焊缝，所以也消除了可能发生的焊接变形及可能存在的焊接残余应力。

标准设备法兰是在规定设计温度为200℃，材料为16MnR或16Mn锻件，根据不同形式的法兰，规定了垫片的型式、材质、尺寸和螺柱材料的基础上，按照不同直径和不同压力，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。

由于标准法兰是以16MnR或16Mn锻件来制定的，所以，如果法兰材料强度低于16MnR或使用温度高于200℃，则其最大允许工作压力低于公称压力；反之，若法兰材料强度高于16MnR或使用温度低于200℃，则其最大允许工作压力便高于公称压力。

法兰的最大允许工作压力与公称压力孰高孰低，完全取决于法兰材料和使用温度。

在法兰连接中，法兰与壳体是焊在一起的，安装时，法兰与螺柱的温度相同，而操作时，法兰随壳体温度有所升高，一般法兰的温升值往往大于螺柱的温升值，于是法兰沿其厚度方向的热变形（即法兰增厚值）将大于螺柱的热伸长量。

由于法兰盘在沿其厚度方向的刚度远大于螺柱，所以在容器操作时，可以认为螺柱根本限制不了法兰的增厚，反过来倒是法兰强迫螺柱在其热伸长之外，还要产生一定量的弹性变形。

螺柱上所受到的附加轴向拉力的大小除与材料的弹性模量（E）、泊松比（ν）值有关外，还取决于螺柱与法兰工作时的温差以及螺柱杆的粗细。

螺柱的最危险截面在车螺纹处，采用A型螺柱其危险截面上的附加热应力要比B型螺柱的附加热应力大，所以在使用温度较高时，优先选用B型螺柱。

1.设计整体法兰时，如果强度不能满足要求，可试着做以下调整：首先检验垫片尺寸和螺栓、螺栓孔中心圆直径是否尽可能的小，以最大限度的降低作用于法兰的弯矩；在此条件满足的前提下，若是轴向应力不能满足要求，则可增加锥颈厚度和锥颈高度；若是径向应力或环向应力不能满足要求，则可增加法兰盘厚度。

法兰用紧固件

钢制管法兰连接用紧固件2004-04-20发布 2004-05-01实施Q /OM HJ 005-2004发布Q/O M H J005-2004目次前言 (Ⅱ)引言 (Ⅲ)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 紧固件的型式和选用规定 (1)4 紧固件的材料及机械性能 (2)5 紧固件（螺栓与螺柱）的长度和质量 (3)6 紧固件的技术要求 (3)7 紧固件的标记示例 (4)前言根据国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》（2000年1月1日正式实施）第54条“钢制压力容器管法兰、垫片、紧固件的设计应参照行业标准HG20592~20635的规定”的规定，根据公司的实际情况，为减少钢制管法兰连接用紧固件的型式、规格、品种、材料等以及节省设计、采购、制造等时间和成本，制定本标准；本标准由以下9个标准部分组成：HG20613—1997 《钢制管法兰用紧固件（欧洲体系）》HG20614—1997 《钢制管法兰用法兰、垫片、紧固件选配规定（欧洲体系）》 HG20634—1997 《钢制管法兰用紧固件（美洲体系）》HG20635—1997 《钢制管法兰用法兰、垫片、紧固件选配规定（美洲体系）》 GB/T9125—2003 《管法兰连接用紧固件》 GB/T5782—2000 《六角头螺栓》 GB/T901—1988 《等长双头螺柱 B 级》 GB/T6170—2000 《1型六角螺母》 GB/T97.1—2002 《平垫圈 A 级》由于HG20592~20635—1997标准是参照了ISO7005-1—1992、ISO7483—1991标准和ANSI B16.5—1996、ANSI B16.47—1996标准、DIN2573—1976、DIN2576—1976标准等修订而成的，而本标准是对HG20592~20635—1997标准的选用，因此，本标准也参照了上述标准；同时,GB/T5782、GB/T6170、GB/T97.1等标准分别等效采用（eqv ）了国际标准ISO4014：1999、ISO4032：1999、ISO7089：2000，因此，可以互相配合使用；本标准参照了《石油化工管道安装设计便查手册》（中国石化出版社，2003年11月第1版）中的第四章第三节“钢制管法兰、垫片及紧固件”的有关内容；本标准规定了以下方面的内容：1 钢制管法兰连接用紧固件的型式和选用规定；2 钢制管法兰连接用紧固件的材料；3 钢制管法兰连接用紧固件（螺栓与螺柱）的长度和质量；4 钢制管法兰连接用紧固件的技术要求；5 钢制管法兰连接用紧固件的标记；6 在特殊情况下，如果选用上述系列外钢制管法兰连接用紧固件的型式、材料等，须经部门经理和标准化部经理的同意；本标准由标准化部提出；本标准由标准化部归口；本标准由标准化部负责解释；本标准由刘文平负责起草；4Q /O M H J 005-2004Q/O M H J005-2004本标准是第一次发布。

压力容器的设计_压力容器零部件(法兰)

注意问题
平焊与对焊
法兰都有带衬环与不带衬环两种。
带衬环的甲型平焊法兰
密封面都有
平面型、凹
凸型、榫槽
型三种。
2、如何选用压力容器法兰
公称压力（PN）选择法兰的主要参数公称直径（DN）
公称直径
公称直径的确定： • ◎管法兰—与相联接管子的公称直径相同； • ◎压力容器法兰— · 板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相同； · 无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公称直径相同。
压紧面表面不允许有刀痕和划痕；
应能均匀地压紧垫片，保证平面度和垂直度。压紧面的型式主要根据工艺条件、密封口径以及准备采用的垫片等进行（常用5种）选择
平面型压紧面优点：结构简单，加工方便。缺点：是接触面积大，需要的预紧比压大，螺栓承载大，故法兰等零件要求高、笨重，垫片易挤出，密封性能较差。使用压力P≤2.5MPa，有毒、易燃、易爆介质中不能使用。
公称压力
公称压力——是以16Mn在200℃时的最高工作压力为依据制定的，因此当法兰材料和工作温度不同时，最大工作压力将降低或升高。法兰公称压力与法兰的最大操作压力和操作温度以及法兰材料三个因素有关。公称压力 PN 法兰材质 0.6 Q235-A 16MnR 15MnVR 最大允许工作压力 (MPa)
松套法兰（活套法兰）
法兰不直接固定在壳体上或虽然固定而不能保证法兰与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构。
松套法兰
松套法兰
螺纹法兰
法兰和管壁通过螺纹进行连接，法兰对管壁产生的附加应力较小。常用于高压管道。
螺纹法兰
3、按法兰形状分
圆形、方形和椭圆形
不同形状的法兰
三、影响法兰密封的因素
1、螺栓预紧力

法兰选用的一般原则

法兰选用的一般原则一、法兰的分类及适用范围：下面来具体的看一下各类法兰。

按整体性质程度分类：（一）整体法兰１．平焊法兰（图(a)、(b)）法兰盘焊接在设备筒体或管道上，制造轻易，应用广泛，但刚性较差。

法兰受力后，法兰盘的矩形截面发生微小转动，见下图，与法兰相联的筒壁或管壁随着发生弯曲变形。

于是在法兰四周筒壁的截面上，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（PN<4.0MPa）。

２．对焊法兰（图(c)）对焊法兰又称高颈法兰或长颈法兰。

颈的存在提高了法兰的刚性，同时由于颈的根部厚度比筒体厚，所以降低了根部的弯曲应力。

此外，法兰与筒体（或管壁）的联接是对接焊缝，比平焊法兰的角焊缝强度好，故对焊法兰适用于压力、温度较高或设备直径较大的场合。

对毒性为高度或极度危害介质、温度较高和三类压力容器上都应尽量采用带颈对焊管法兰，而不采用普通的平焊法兰。

对于真空或密封要求极为严格的连接,可以采用法兰加焊唇焊死结构。

（二）松式法兰松式法兰的特点是法兰未能有效地与容器或管道连接成一整体，不具有整体式连接的同等强度，如上图所示。

由于法兰盘可以采用与设备或管道不同的材料制造，因此这种法兰适用于铜制、铝制、陶瓷、石墨及其非金属材料的设备或管道上。

另外，这种法兰受力后不会对筒体或管道产生附加的弯曲应力，这也是它的一个优点，但一般只适用于压力较低的场合。

（三）任意式法兰任意式法兰其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。

按外形：圆形法兰是最常见的，方形法兰有利于把管子排列紧凑，椭圆形法兰通常用于阀门和小直径的高压管子上。

二、法兰的参数确定：（一）压力容器法兰使用法兰标准确定法兰尺寸时，必须知道法兰的公称直径与公称压力。

压力容器法兰的公称直径与压力容器的公称直径取同一系列数值。

例如DN 1000mm的压力容器，应当配用DN 1000mm的压力容器法兰。

法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力、操作温度以及法兰材料有关。

压力容器设计常用标准介绍201805

硫含量应当符合以下要求:
(1)标准抗拉强度下限值小于或者等于540MPa的钢材，P≤0.030%, S≤0.020%； (2)标准抗拉强度下限值大于540MPa的钢材，P≤0.025%,S≤0.015%; (3)用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值小于或者等于 540MPa的钢材，P≤0.025%、S≤0.012%; (4)用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值大于540MPa的钢材， P≤0.025%、S≤0.010%;
二、特种设备安全技术规范
2. 力学性能：足够高的强度、良好的韧性和塑性、足够的断裂韧性。
碳素钢和低合金钢(钢板、钢管和钢锻件)冲击吸收能量
钢材标准抗拉强度下限值 3个标准试样冲击吸收能量平均值 Rm(MPa) KV2J) ≤450 ≥450～510 ≥510～570 ≥570～630 ≥20 ≥24 ≥31 ≥34
5.特殊情况分类
(1)坐标点位于图1或者图2的分类线上时,按较高的类别划分其类别。
(2)简单压力容器统一划分为第Ⅰ类压力容器。
二、特种设备安全技术规范
6.多腔压力容器 (换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包
和换热室、带夹套压力容器的内筒和夹套等) 类别划分:
对各自压力腔进行类别划定,设计压力取本压力腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积; 按照类别高的压力腔作为该容器的类别并按该类别进行使用管理; 按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。
局部(≥20%) 两种。碳钢和低合金钢制低温压力容器局部无损检测的比例≥ 50% 。
二、特种设备安全技术规范
6、压力容器的耐压试验分为液压试验、气压试验以及气液组合压力试验三种。耐压试验的最低试验压力PT：耐压试验的压力系数：

分析压力容器塔器设备的设计

251作者简介：张舒（1984—　），女，汉族，辽宁抚顺人。

主要研究方向：塔器，储罐，反应器。

一、设备法兰选用要点（1）配套。

法兰、垫片和紧固件是一个系统，选用时应注意配套。

单纯的提高某一性能并不能解决问题，需要综合考虑强度、密封性能及刚度等的改变。

还应注意螺母与螺柱（或螺栓）硬度的匹配，螺母硬度要低于螺栓硬度大约20—40HBW，以减少对螺柱的磨损，同时避免卡死。

当温度较高时，应注意螺柱膨胀量与法兰膨胀量的协调。

必要时加蝶簧以补偿膨胀差，保证密封性能。

（2）最大允许工作压力。

最大允许工作压力与材料和工作温度有关，具体见NB/T47020-2012中的表6、7。

法兰标准是基于16Mn锻件在常温下的许用应力编制的。

温度不同、材料不同时最大允许工作压力相差很大。

当温度高时，最大允许工作压力下降很快；当壳体选用强度较高的材料时，最大允许工作压力明显提高。

（3）法兰刚度。

GB/150.3-2011《压力容器》第197页对法兰刚度提出要求，一般小直径高压法兰，很少有刚度问题。

大直径、低压法兰容易有刚度问题。

当选用标准以外的材料（如用奥氏体不锈钢）时，应重新评估刚度的问题。

二、垫片设计垫片是构成密封的重要元件，是螺栓法兰连接设计的基础。

密封效果好坏主要取决于垫片的密封性能。

因工件介质、压力和温度的不同，影响选择垫片的因素很多。

而垫片材料的选择和垫片宽度均是影响螺栓法兰联接设计结果的重要因素。

为此需对垫片设计进行分析。

（1）垫片比压力。

垫片比压力与强制密封的预密封条件相联系。

为消除法兰密封面与垫片接触表面间的缝隙，保证垫片表面嵌入法兰密封面的沟槽中去，以消除泄漏通道，在垫片上必须施加足够大的预紧力，这种为建立预密封条件，需作用在单位垫片密封面积上的最小压紧力称为垫片比压力，用v表示，单位MPa。

由此可得垫片在预紧时所需的最小压紧力为：Fa=3.14DGby。

（2）垫片系数。

垫片系数与强制密封的操作密封条件相联系。

压力容器法兰标准

压力容器法兰标准压力容器是工业生产中常见的设备，用于储存或加工液体、气体或蒸气等物质。

而压力容器的安全性和可靠性直接关系到生产过程中的安全和稳定。

在压力容器的设计和制造过程中，法兰作为连接和密封的重要部件，其标准化和规范化对于保障压力容器的安全运行至关重要。

一、法兰的作用。

法兰是连接管道、阀门、仪表和设备的重要连接件，其主要作用是实现管道和设备的连接，以及保证连接处的密封性。

在压力容器中，法兰承担了连接容器本体和管道的重要任务，因此其标准化和规范化对于保证容器的安全运行至关重要。

二、法兰的分类。

根据不同的标准和用途，法兰可以分为不同的类型，常见的有焊接法兰、对夹法兰、螺纹法兰等。

每种类型的法兰都有其相应的标准和规范，以确保其在使用过程中的安全可靠性。

三、压力容器法兰标准。

压力容器法兰的标准主要包括材料、结构、尺寸、连接方式、密封面形式等内容。

这些标准的制定是为了保证法兰在连接和密封过程中能够满足安全和可靠的要求，避免因法兰失效而导致的事故发生。

1. 材料标准。

压力容器法兰的材料通常采用碳钢、不锈钢、合金钢等材料。

根据不同的工作条件和介质特性，选用相应的材料，并严格按照相关标准进行材料的选用和质量控制，以确保法兰在使用过程中不会因材料问题而出现失效。

2. 结构标准。

压力容器法兰的结构主要包括法兰盘、法兰颈、法兰螺栓孔等部分。

在设计和制造过程中，需要严格按照相关标准规范进行加工和检测，以确保法兰的结构完整性和强度。

3. 尺寸标准。

压力容器法兰的尺寸标准包括法兰的直径、厚度、孔距、孔径等参数。

这些尺寸参数需要严格按照相关标准进行设计和加工，以确保法兰与管道、设备的连接和密封的完整性。

4. 连接方式标准。

压力容器法兰的连接方式通常包括对焊、对螺纹、对夹等方式。

不同的连接方式适用于不同的工作条件和介质特性，需要严格按照相关标准进行选择和使用。

5. 密封面形式标准。

压力容器法兰的密封面形式主要包括平面密封、凸面密封、凹面密封等形式。

压力容器标准件设计选型若干问题探讨

图１组合截面积Ａｓａ与ＩＸ－Ｘ计算示意
）对于长颈对焊法兰，当工作压力不小于３（法兰工作温度下的最大许用工作压力的０．８倍时，法兰与圆筒的对接焊缝必须进行１００％的射／线检测或超声检测，检测结果不低于ＪＢＴ４７３０．２ —２《承压设备无损检测第２部分：射线检测》００５标准中的 Ⅱ 级为合格。这是因为长颈法兰与圆筒的对接接头不仅承受着圆筒中由内压引起的轴向薄膜应力，而且还承受由法兰力矩引起的轴向弯轴向弯曲应力是按许曲应力。而在法兰设计时，其中不计焊接接头用应力的１．５倍进行控制的，系数，即认为焊接接头系数等于１。故在工作压力接近法兰最大许用工作压力时，必须进行１００％射线检测或超声检测。当容器壳体的Ａ、Ｂ类焊接接头的无损检测要求不满足上述要求时，设计人员应在总图上注明。如某Ｕ型管式换热器，内径６管程设００ｍｍ，，计压力为４．工作温度为４设计温３５ＭＰａ４０ ℃，管程Ａ、度为４５０ ℃，Ｂ类焊接接头进行２０％的局／部射线检测，ＢＴ Ⅲ 级合格。管箱法兰选用Ｊ
综述
·５石油化工设备技术，２０１２，３３（２）４· ＰｅｔｒｏＣｈｅｍｉｃａｌＥｕｉｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｑｐｇｙ－
压力容器标准件设计选型若干问题探讨
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压力容器法兰螺栓紧固力矩的确定

压力容器法兰螺栓紧固力矩的确定发布时间：2021-09-01T08:38:49.200Z 来源：《工程建设标准化》2021年11期作者：朱飞[导读] 为检修方便，压力容器广泛采用可拆的法兰螺栓连接结构。

为避免法兰螺栓连接在操作状态下泄漏，需要对法兰连接螺栓进行合理的紧固。

朱飞武汉龙净环保工程有限公司，湖北武汉 430000摘要：为检修方便，压力容器广泛采用可拆的法兰螺栓连接结构。

为避免法兰螺栓连接在操作状态下泄漏，需要对法兰连接螺栓进行合理的紧固。

近几年，法兰螺栓连接的定力矩紧固已在化工检修中得到了广泛的应用。

定力矩紧固可以为法兰螺栓连接提供相对均匀的紧固力矩，能否提供合适的紧固力矩数值，是保证法兰连接密封可靠性的关键。

关键词：压力容器；螺栓载荷；紧固力矩1 概述法兰螺栓连接为压力容器的检修提供了方便，但要保证法兰螺栓连接密封的可靠性，需要对法兰连接螺栓进行合理的紧固。

定力矩紧固可以为法兰螺栓连接提供相对均匀的紧固力矩，能否提供合适的紧固力矩数值，是保证法兰连接密封可靠性的关键。

依据压力容器法兰螺栓连接结构设计的基本要求，结合螺母与法兰及螺栓摩擦表面的加工与润滑状态，提出了法兰连接螺栓紧固力矩的确定方法。

2 螺栓紧固中的主要问题压力容器法兰设计计算可知：无论是预紧状态还是操作状态，螺栓的应力不应大于其相应的许用应力。

对于法兰螺栓连接，螺栓应力的大小与螺栓紧固时所产生的螺栓载荷、操作压力、垫片反力有关，其决定因素是螺栓载荷。

而螺栓载荷的大小由紧固力矩确定。

在实际检修中，螺栓连接的紧固力矩往往由经验公式简单计算，而其在预紧和水压试验状态下的螺栓的工作应力均超出其相应的许用应力。

同时，经验算法没有考虑容器的设计载荷、垫片的参数及材质的影响。

其结果可能造成：（1）螺栓预紧载荷过大，螺栓过度变形或拉伸；（2）法兰盘发生翘曲变形；（3）密封垫片被压溃或产生塑性变形失去回弹能力。

3 螺栓载荷的确定螺栓载荷应同时考虑在满足法兰强度与密封要求所需的最小螺栓载荷，实际螺栓截面所允许承受的最大载荷（许用载荷）以及垫片有效密封宽度的极限压紧载荷。