第十章法兰连接演示教学

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，以 及安装拆卸设备的内部装置，压 力容器均应开检查孔。包括：人 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：
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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，将人孔分 为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔。
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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。 当前，国内外均已将法兰标准化。
我国实施的法兰标准： JB4701－2000 甲型平焊法兰； JB4702－2000 乙型平焊法兰； JB4703－2000 长颈对焊法兰； JB/T84－94 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。
但使鞍座变得笨重，过分的减小
包角，使容器容易从鞍座上倾
倒，所以一般θ=120～150度。
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鞍座宽度b的大小，一边决定于 设备给与支座的载荷大小，另
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一边要考虑支座处筒体内周向
应力不超过允许值。
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立式设备支座
（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，但 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B型两个类型。
● V型支座，
（b）
●三柱汇一型支座， （c）
图4-3-18 球形容器支座
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（2）裙式支座 ●裙式支座，图， ●半埋式支座，图， ●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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（摘：GB3091－82，GB3092－82，水、煤气输送钢管） 2.化工容器及设备法兰：其公称直径为设备内径
DN 300～4000mm 小直径设备常用无缝钢管制造。
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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 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
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，而且比平 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，垫 片放在槽内，由于压紧 面积小，垫片又受到槽 的阻挡，不会从周边挤 出，容易获得较好的密 封效果。 主要用于： 易燃，易 爆，有毒介质的场合， 当PN=20Mpa, 可用到 DN=800 mm
（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 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。
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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
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长颈对焊法兰
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2、结构
（1）平面型密封面： （a） （b）；
（2） 凹凸型密封面： （c）；
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一、卧式容器支座类型
卧式容器的支座 有鞍座、圈座和 支腿。小型的设 备采用支腿，而 因为自身的重量 可能造成严重挠 曲的薄壁容器可 采用圈座。
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图 卧式容器支座
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鞍座有焊制和弯制
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鞍座有焊制和弯制
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二、鞍座的放置位置
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，引 起复杂而且相当大的局部应力。
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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： ●支承容器的设备重量， ●固定设备于工艺设计位置， ●支承操作引起的振动， ●承受地震载荷和风载荷。 容器支座类型： ●立式容器支座， ●卧式容器支座， ●球形容器支座。
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（1）卧式容器支座
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（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。
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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。
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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，
（3）榫槽型密封面： （d）；
法兰密封面形式
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（一）平面型密封面
压紧面是光滑的，（b） 形式有三角形断面的沟槽。 适用于公称压力P≤2.5Mpa， 广泛应用于P≤0.6Mpa, 压紧 面的宽度：压力容器法兰： 20 ～ 60mm ， 管 法 兰 ： 10 ～ 20mm。
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(二)凹凸型密封面
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，或者是钢管做成
如图示。
图4-3-14 支承式支脚 图4-3-15 支承式支座 a.荷重<4t b.荷重>4t
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（3）圆筒形裙座
图4-3-16 圆筒形裙座
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3 球形容器支座
（1）柱式支座：
●赤道正切柱式支座， （a）
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法兰标准
法兰标准中所含内容:
（ 1） 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
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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，
1、鞍座中心线至圆筒体端部的距离A小0.2L。 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。
2、当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强 刚性的作用。因此，在满足A<0.2L时，尽量使 A<0.5Ri(Ri为筒体内半径)。
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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，如 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，所以双鞍 座式中的一个鞍座为固 定支座，另一个为活动 支座。
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二、法兰连接受力分析
1、法兰所受外力
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例如：分离松节油α和β蒎烯的分离塔，真 空操作，700mmHg，平型压紧面，由于刚 度不足使法兰翘曲造成密封失效。
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3、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 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。
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一、管法兰 1、管法兰类型与密封面型式
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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 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；（4）在工作温度下不变形和软化。
常用垫片的断面形状
常用垫片的断面形状
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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。
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一、法兰连接的密封原理
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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。