教案容器零部件化工机械和设备
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定PN； （3）由PN,DN确定法兰形式及连接尺寸、螺栓尺寸
及数量。 （4）根据介质工作温度、工作压力确定密封面及垫
片类型； （5）确定螺栓、螺帽材质； （6）绘制草图。
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2.管法兰 管法兰标准：
1）HG20592~20635——97 «钢制管法兰、垫片、紧固件»
2）GB9112~9123 «钢制管法兰»
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（2）工作条件下——介质压力和温度均升高。
——螺栓被拉伸，法兰变形，法兰密 封面相对有分离趋势。致使垫片比 压下降。
——垫片回弹，补偿或部分补偿了法 兰分离的位移。
此时的残余比压若不小于某一值（称 为工作密封比压），仍可保持良好 密封状态。否则，将发生泄漏。
教案容器零部件化工机械和设备
法兰公称压力的确定：
公称压力 PN
0.6
最大允许工作压力 (MPa) 法兰材质 -20~200℃ 300℃ 350℃
Q235-A
0.4
0.33 0.30
16MnR
0.6
0.51 0.49
15MnVR教案容器零部件化0工.6机5械和设备 0.63
0.6 29
③ 确定压力容器法兰PN —JB4700-92(见书P160,161,P331)
第六章 压力容器零部件设计
6.1 5.1.1.法兰连接结构与密封原理 1.连接结构：
教案容器零部件化工机械和设备
1
法兰连接结构（外观）
教案容器零部件化工机械和设备
2
法兰连接结构（剖开看）
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2.法兰密封原理
法兰密封面泄漏的原因： ●密封垫表面与法兰密封面之间有空隙,或截面内有毛
因素3. 垫片性能
• 垫片密封面的塑性变形能力 ——实现初始密封；
• 垫片材料及结构的回弹能力 ——提高工作状态下的残余密封比压。
• 耐腐蚀能力。 • 力学性能，尤其抗高温蠕变能力。 • 工作温度下的变质硬化或软化性。
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垫片类型：
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因素4.法兰的刚度
——法兰在外力作用下抵抗变形的能力。 刚度小——受力後变形大，垫片受力不均，易泄漏。
法兰受力：
思考：法兰将如何教案变容器形零部？件化工机械和设备
·温度压力联合作用，并且反复波动，垫片容易发生
“疲劳” 失效。
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6.1.4 法兰标准
1.压力容器法兰标准 1）甲型平焊法兰
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2）乙型平焊法兰 3）长颈对焊法兰
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压力容器法兰的选用
确定法兰连接尺寸的基本参数： ——公称压力（PN）和公称直径（DN)。 ①.公称直径的确定：
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6.1.2.法兰分类
1.整体法兰——法兰与设备或管道不可拆卸。 1）平焊法兰——板式平焊法兰，带颈平焊法兰
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2）.对焊法兰
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2.松套法兰
平焊环松套板式
翻边松套板式
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3.螺纹法兰
（1）.压力容器法兰材质为20R，300 ℃ 时设计压力为1.0MPa。其公称压力应该为 多少？(P160)
（2）管法兰材质为Q235-A,选用 PN=0.6MPa，问300℃时能否承受0.4MPa 的工作压力？(查得值为0.36,董大勤)
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压力容器法兰设计步骤：
（1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确
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法兰变形1:
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法兰变形2
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—增加法兰厚度； —减小螺栓力与垫片力作用点间距离； —增大法兰盘外径； —螺栓数量要足够。
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因素五.操作条件
• 压力高—介质泄漏的推动力大。 • 温度高
—介质的粘度低，渗透性强，容易泄漏； —介质的腐蚀性能增强； —法兰、螺栓及垫片易发生蠕变，垫片比压下降； — 非金属垫片易发生老化，丧失塑性。
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例题为一台精流塔配一对连接塔身与封头的法兰。 塔的内径为1000mm,操作温度为280º，设计压力 为0.2MPa。塔体材质为Q235-B。介质无腐蚀性 及其他危害。
解：1.确定DN DN=1000mm（板卷筒体）。
2.确定PN 法兰材质也采用Q235-BR,根据 操作温度（ 280°C）及设计压力（0.2MPa)，查 温度/压力表（JB4700-92),得PN=0.6(MPa) (P160)。
——法兰与设备或管道之间以螺纹连接。
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6.1.3 影响法兰密封的因素
因素1.螺栓预紧力—— • 大小合适。 • 垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量
(四的倍数）。 • 对称拧紧的方法。
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因素2.法兰密封面形式
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细管——泄漏通道。 ●密封面两侧介质有压差——推动力。
从法兰密封连接过程看其密封原理：
（1）安装过程——拧紧螺栓,垫片被压紧（垫内毛细 管被切断；消除了与法兰密封面之间的空隙）。
垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。
当垫片密封比压达到某一值时，便具备了初始密封条
件，此时的比压称为预紧密封比压。
注：«压力容器安全技术监察规程»推荐1）。
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HG20592-97 管法兰类型：
a.板式平焊
b.带颈对焊法兰
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c.带颈平焊
d.承插焊
e.平焊环松套板式
f.翻Байду номын сангаас松套板式
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g.螺纹法兰
h.法兰盖
方法兰
椭圆形法兰
◎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。
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②.公称压力的确定：
基准：以16MnR在 200℃时的力学性能为基准确定法兰尺 寸系列。
即基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该法兰的 公称压力。
及数量。 （4）根据介质工作温度、工作压力确定密封面及垫
片类型； （5）确定螺栓、螺帽材质； （6）绘制草图。
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2.管法兰 管法兰标准：
1）HG20592~20635——97 «钢制管法兰、垫片、紧固件»
2）GB9112~9123 «钢制管法兰»
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（2）工作条件下——介质压力和温度均升高。
——螺栓被拉伸，法兰变形，法兰密 封面相对有分离趋势。致使垫片比 压下降。
——垫片回弹，补偿或部分补偿了法 兰分离的位移。
此时的残余比压若不小于某一值（称 为工作密封比压），仍可保持良好 密封状态。否则，将发生泄漏。
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法兰公称压力的确定：
公称压力 PN
0.6
最大允许工作压力 (MPa) 法兰材质 -20~200℃ 300℃ 350℃
Q235-A
0.4
0.33 0.30
16MnR
0.6
0.51 0.49
15MnVR教案容器零部件化0工.6机5械和设备 0.63
0.6 29
③ 确定压力容器法兰PN —JB4700-92(见书P160,161,P331)
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6.1 5.1.1.法兰连接结构与密封原理 1.连接结构：
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法兰连接结构（外观）
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2
法兰连接结构（剖开看）
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2.法兰密封原理
法兰密封面泄漏的原因： ●密封垫表面与法兰密封面之间有空隙,或截面内有毛
因素3. 垫片性能
• 垫片密封面的塑性变形能力 ——实现初始密封；
• 垫片材料及结构的回弹能力 ——提高工作状态下的残余密封比压。
• 耐腐蚀能力。 • 力学性能，尤其抗高温蠕变能力。 • 工作温度下的变质硬化或软化性。
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垫片类型：
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因素4.法兰的刚度
——法兰在外力作用下抵抗变形的能力。 刚度小——受力後变形大，垫片受力不均，易泄漏。
法兰受力：
思考：法兰将如何教案变容器形零部？件化工机械和设备
·温度压力联合作用，并且反复波动，垫片容易发生
“疲劳” 失效。
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6.1.4 法兰标准
1.压力容器法兰标准 1）甲型平焊法兰
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2）乙型平焊法兰 3）长颈对焊法兰
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压力容器法兰的选用
确定法兰连接尺寸的基本参数： ——公称压力（PN）和公称直径（DN)。 ①.公称直径的确定：
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6.1.2.法兰分类
1.整体法兰——法兰与设备或管道不可拆卸。 1）平焊法兰——板式平焊法兰，带颈平焊法兰
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2.松套法兰
平焊环松套板式
翻边松套板式
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3.螺纹法兰
（1）.压力容器法兰材质为20R，300 ℃ 时设计压力为1.0MPa。其公称压力应该为 多少？(P160)
（2）管法兰材质为Q235-A,选用 PN=0.6MPa，问300℃时能否承受0.4MPa 的工作压力？(查得值为0.36,董大勤)
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压力容器法兰设计步骤：
（1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确
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法兰变形1:
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法兰变形2
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—增加法兰厚度； —减小螺栓力与垫片力作用点间距离； —增大法兰盘外径； —螺栓数量要足够。
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因素五.操作条件
• 压力高—介质泄漏的推动力大。 • 温度高
—介质的粘度低，渗透性强，容易泄漏； —介质的腐蚀性能增强； —法兰、螺栓及垫片易发生蠕变，垫片比压下降； — 非金属垫片易发生老化，丧失塑性。
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例题为一台精流塔配一对连接塔身与封头的法兰。 塔的内径为1000mm,操作温度为280º，设计压力 为0.2MPa。塔体材质为Q235-B。介质无腐蚀性 及其他危害。
解：1.确定DN DN=1000mm（板卷筒体）。
2.确定PN 法兰材质也采用Q235-BR,根据 操作温度（ 280°C）及设计压力（0.2MPa)，查 温度/压力表（JB4700-92),得PN=0.6(MPa) (P160)。
——法兰与设备或管道之间以螺纹连接。
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6.1.3 影响法兰密封的因素
因素1.螺栓预紧力—— • 大小合适。 • 垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量
(四的倍数）。 • 对称拧紧的方法。
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因素2.法兰密封面形式
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细管——泄漏通道。 ●密封面两侧介质有压差——推动力。
从法兰密封连接过程看其密封原理：
（1）安装过程——拧紧螺栓,垫片被压紧（垫内毛细 管被切断；消除了与法兰密封面之间的空隙）。
垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。
当垫片密封比压达到某一值时，便具备了初始密封条
件，此时的比压称为预紧密封比压。
注：«压力容器安全技术监察规程»推荐1）。
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HG20592-97 管法兰类型：
a.板式平焊
b.带颈对焊法兰
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c.带颈平焊
d.承插焊
e.平焊环松套板式
f.翻Байду номын сангаас松套板式
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g.螺纹法兰
h.法兰盖
方法兰
椭圆形法兰
◎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。
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②.公称压力的确定：
基准：以16MnR在 200℃时的力学性能为基准确定法兰尺 寸系列。
即基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该法兰的 公称压力。