化工设备机械基础容器零部件培训讲义.pptx

(3). 垫片性能
• 垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力是形成密封的 必要条件。
法兰密封原理
3). 因此，为了实现法兰联接处的密封，必须使密封组合件 各部分的变形与操作条件下的密封条件相适应，即使密封元件在 操作压力作用下，仍然保持一定的残余压紧力。为此，螺栓和法 兰都必须具有足够大的强度和刚度，使螺栓在容器内压形成的轴 向力作用下不发生过大的变形。
• 预紧密封比压：形成初始密封条件时在垫片单位面积上受到的压紧力； • 工作密封比压：一个已经形成初始密封条件的法兰连接，在通入介质后
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。
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。
3. 影响法兰密封的因素
(1). 螺栓预紧力
➢ 螺栓预紧力是影响密封的一个重要因素。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。
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。
法兰密封原理
1). 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。施加于单位面积上的压力（压紧应力）必须达到一定的数 值才能使垫片变形而被压实，密封面上由机械加工形成的微隙被 填满，形成初始密封条件。所需的这个压紧应力叫垫片密封比压 力，单位为MPa。密封比压力主要决定于垫片材质。
榫槽面(TG)
密封面是由榫和槽所组成的，垫片置于槽中，不会被挤动。垫片可以较窄，因而压 紧垫片所需的螺栓力也就相应较小。即使用于压力较高之处，螺栓尺寸也不致过大 。因而，它比以上两种密封面均易获得良好的密封效果。密封面的缺点是结构与制 造比较复杂，更换挤在槽中的垫片比较困难。此外，榫面部分容易损坏，在拆装或 运输过程中应加以注意。榫槽密封面适于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的 场合。当压力不大时，即使直径较大，也能很好地密封。
名称
特点说明
突面（RF）
表面是一个光滑的平面，也可车制密纹水线。密封面结构简单，加工方便，且便于 进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片接触面积较大，预紧时垫片容易往两边挤， 不易压紧。
凹凸面（MFM）
密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放置垫片，能够防止垫片被 挤出，故可适用于压力较高的场合。
➢ 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。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。
➢ 对角紧螺丝有利于提高密封性能。
(2). 压紧面(密封面)
➢ 法兰联接的密封性能与 密封面型式有直接关系 ，所以要合理选择密封 面的形状。法兰密封面 型式的选择，主要考虑 压力、温度、介质。
法兰密封原理
2). 当设备或管道在工作状态时，介质内压形成的轴向力使 螺栓被拉伸，法兰密封面沿着彼此分离的方向移动，降低了密封 面与垫片之间的压紧应力。如果垫片具有足够的回弹能力，使压 缩变形的回复能补偿螺栓和密封面的变形，而使预紧密封比压值 至少降到不小于某一值(这个比压值称为工作密封比压)，则法兰 密封面之间能够保持良好的密封状态。反之，垫片的回弹力不足 ，预紧密封比压下降到工作密封比压以下，甚至密封处重新出现 缝隙，则此密封失效。
为了不使介质泄漏，在密封面与垫圈之间所必须保留下来的最低比压。
2. 法兰的结构与分类
窄面法兰
按接触面分类：
宽面法兰
平焊法兰（图(a)、(b)） 法兰盘焊接在设备筒体或管道上，制造容易，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。于是在法兰附近筒壁 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）；
• 设备法兰与管法兰均已制定出标准。在很大的公称直径和公称压力 范围内，法兰规格尺寸都可以从标准中查到，只有少量超出标准规 定范围的法兰，才需进行设计计算。
1ห้องสมุดไป่ตู้ 法兰连接结构与密封原理
• 法兰联接结构是组合件，是由一对法兰、若干螺栓、螺母和一个垫片所组成。 • 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
全平面（FF）与环连 接面（RJ）
全平面密封适合于压力较小的场合（PN≤1.6MPa）； 环连接面主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上，适用压力范围为（ 6.3MPa≤PN≤25.0MPa）。
其它类型密封面
对于高压容器和高压管道的密封，密封面可采用锥形密封面或梯形槽密封面，它们 分别与球面金属垫片（透镜垫片）和椭圆形或八角形截面的金属垫片配合。密封面 可适用于压力较高的场合，但需要的尺寸精度和表面光洁度高，不易加工。
第6章 容器零部件
第一节、法兰连接 第二节、容器支座 第三节、容器的开孔补强 第四节、容器附件
第一节、法兰连接
• 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。常见的可拆卸 结构有法兰联接、螺纹联接和承插式联接。采用可拆卸联接之后， 确保接口密封的可靠性，是保证化工装置正常运行的必要条件。由 于法兰联接有较好的强度和紧密性，适用的尺寸范围宽，在设备和 管道上都能应用，所以应用最普遍。但法兰联接时，不能很快地装 配与拆卸，制造成本较高。
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。
松式法兰(活套法兰)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。