补充知识 容器封头及零部件

❖槽中垫片不被挤动。 ❖螺栓力较小。获得良好的密封效果。 ❖结构较复杂，更换垫片较困难。 ❖榫面容易损坏， ✓适于易燃、易爆、有毒介质及较高压力。 ✓压力不大时，即使直径较大，也能很好密封。
（c）榫槽面
榫槽面法兰连接
各压紧面结构简介
凹凸压紧面：
平面压紧面：
➢简单，加工方便，装卸容 易，易于防腐衬里。
2. 缺点：边缘应力大
3. 受力分析
5. 降低联接处边缘应力的方法
第一种方法：局部加强法
第二种方法：在封头与筒体间增加一个过渡圆弧。
1.3 平板封头
由于平板封头结构简单，制造方便，在压力不高，直径 较小的容器中，采用平板封头比较经济简便。而承压设备的 封头一般不采用平板形，只是压力容器的人孔、手孔以及在 操作时需要用盲板封闭的地方，才用平板盖。
6.平板封头
优点：最容易制造
缺点：承压能力最差
第二节 法兰连接
一､概述
1. 在石油、化工设备和管道中，由于生产工艺的要 求，或者为制造、运输、安装、检修方便，常采用 可拆卸的联接结构。
2. 可拆连接必须满足的基本要求： （1）足够的刚度 （2）足够的强度 （3）耐腐蚀 （4）成本低
3. 法兰分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。
为了进一步降低凸形封头的高度，将碟形封头的直边及过渡 圆弧部分去掉，只留下球面部分。并把它直接焊在筒体上， 这就构成了球冠形封头。
受内压球冠形封头的计算厚度公式：
与球冠形封头连接的圆筒厚度应不小 于封头厚度。
1.2 锥形封头
1. 锥形封头广泛应用于许多化工 设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结 晶器及沉降器等)的底盖，它的优 点是便于收集与卸除这些设备中 的固体物料。此外，有一些塔设 备上、下部分的直径不等，也常 用锥形壳体将直径不等的两段塔 体连接起来，这时的圆锥形壳体 称为变径段。
㈡ 压紧面
1.平面型压紧面
光滑平面，可车制密纹水线。结构简单， 加工方便，便于进行防腐衬里。
接触面积大，预紧时垫片容易往两边挤， 不易压紧。
（a）突面
带水线压紧面
2、凹凸面（MFM）
凸面和凹面相配合，凹面上放置垫片，防 止垫片被挤出，适用于压力较高。
（b）凹凸面
凹凸面法兰连接
3、榫槽面(TG)
二､法兰连接结构与密封原理
1. 法兰联接结构是一个组合件，是由一对法兰，若 干螺栓、螺母和一个垫片所组成。
法兰组成
2. 在实际应用中，压力容器由于联接件或被联接件的 强度破坏所引起法兰密封失效是很少见的，较多的是 因为密封不好而泄漏。故法兰联接的设计中主要解决 的问题是防止介质泄漏。
3. 法兰密封的原理
3. 按形状：
四、影响法兰密封的因素
影响法兰密封的因素是多方面的。主要有：螺栓预紧力；密 封面型式；垫片性能；法兰刚度；操作条件。
㈠ 螺栓预紧力
1. 预紧力必须使垫片压紧并实现初始密封条件。同时，预紧力 也不能过大，否则将会使垫片被压坏或挤出。
2. 由于预紧力是通过法兰密封面传递给垫片的，要达到良好的 密封，必须使预紧力均匀地作用于垫片。
3.碟形封头
优点：便于手工加工成型或冲压成型 缺点：曲率半径有突变，有较大的边缘应力产生。
4.球冠形封头
优点：结构简单、制造方便 缺点：存在横向推力和较大的边缘应力
5.锥形封头
优点：便于引入与引出设备中的粘稠液体或固体物料； 并可以作为一些设备上直径不等的两部分的变径段。 缺点：存在较大横推力和边缘应力
但是，有些高压容器中，也用平板封头。这是因为高压 容器的封头很厚，直径又相对较小，而凸形封头的制造较为 困难。
1.4 封头的结构特性及选择
1.半球形封头
优点：比表面积最小，需要的厚度小，承压能力大。 缺点：深度大，整体冲压难
2.椭圆形封头
特点：比表面积较小，标准封头与筒体等厚，承压 能力较大，易于冲压成型
补充内容
容器封头及零部件
c de b1
b3 b2
I
b4
b3,4
b1,2
e
c
ad
B
Bf
g
A-A
B-B
g
不按比例
不按比例
f
I 不按比例
aA A
第一节
内压容器封头
1.1 凸形封头
一､半球形封头
半球形封头的计算厚度公式： 圆筒形筒体的计算厚度公式：
虽然球形封头壁厚可较相同直径与压力的圆筒壳减薄一半。 但在实际工作中，为了焊接方便以及降低边界处的边缘压 力，半球形封头常和筒体取相同的厚度。
二、椭圆形封头
二､椭圆形封头Байду номын сангаас
上式中，K为椭圆形封头的形状系数：
1. 标准椭圆封头，K＝1.0，其计算厚度公式：
比较该式与筒体壁厚计算公式，如果忽略分母上的微小差异， 两个公式几乎一样，因此，大多数椭圆形封头壁厚取为与筒 体相同，或是比筒体稍厚。
2. 椭圆形封头的最大允许工作压力计算公式： 3. 椭圆形封头直边高度按下表确定：
4.椭圆封头的标准化：
三､ 碟形封头
优点：便于手工加工成型 缺点：曲率半径有突变，有较大的边缘应力产生。
1. 折边半径越小，封头的深度将越浅，这对于加工成型有利。 但是考虑到球面部分与过渡区联接处的局部高应力，规定碟形 封头球面部分的半径一般不大于筒体内径，而折边内半径r在任 何情况下均不得小于筒体内径的10％，且应不小于3倍封头名义 壁厚。 2. 碟形封头的厚度计算公式：
➢压紧面可以是平滑的，适用 于PN≤2.5MPa场合， ➢带沟槽的（ 2～4条、宽×深 为0.8mm×0.4mm、截面为 三角形周向沟槽），防止非金 属垫片被挤出，适用更广。 容器法兰可用至6.4MPa，管 法兰甚至可用至25～42MPa， 但随着公称压力的提高，适用 的公称直径相应减小。
法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于密封面之间的垫片压 紧实现密封。
（1）泄漏的两种形式：渗透泄漏和界面泄漏
（2）法兰的整个工作过程：预紧工况与操作工况
三､法兰的结构与分类
1. 按接触面形式：窄面法兰与宽面法兰
2. 按其整体性程度 （1）整体法兰
（2）松式法兰
（3）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。
上式中，M为碟形封头形状系数：
3. Ri=0.9Di、r=0.17Di的碟形封头，称为标准碟形封头，此时 M＝1.325，于是标准碟形封头的厚度计算公式：
1.325 pc Ri
2[ ]t 0.5 pc
标准碟形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%。
4. 碟形封头的最大允许工作压力为：
四､球冠形封头