化工设备基础-容器附件 教案--王绍良.docxVIP

容器附件 第一节 法兰联接 一、法兰联接结构与密封原理 1、密封组成： 被连接件——一对法兰； 连接件——若干螺栓、螺母； 密封元件——垫片 2、工作原理： 1）防止介质泄漏的基本出发点是在连接口处增加流体流动的阻力，当压力介质通过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力降时，介质就被密封住。 图6-1 图6-1 螺栓法兰连接结构 1-螺栓；2-垫片；3-法兰 3）密封原理： a、密封： 预紧时：螺栓预紧力通过法兰压紧面作用到垫片上，使垫片发生弹性或塑性变形，以填满法兰面上的不平间隙，从而阻止流体泄漏。 操作时：要使得密封元件在操作压力作用下，仍然保持一定残余压紧力，这时候密封比压值至少不少于工作密封比压值。 二、法兰的结构与分类： (一)、按法兰接触面分： 窄面法兰------整个接触面在螺栓孔内，如榫槽面 宽面法兰------法兰接触面在中心圆的内外两侧，螺栓从垫片中穿过，用于中低压或垫片较软的场合，如平面、凹凸面。 (二)、按法兰与设备或管道的联接方式划分： 1、整体法兰 将法兰与壳体锻或铸成一体或全焊透，典型的整体法兰有一个锥形的颈脖，故又称高（长）颈法兰。法兰受力后会使容器产生附加弯曲应力。 2、松套法兰 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。 3、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。 三、影响法兰密封的因素： 螺栓预紧力： A、预紧力不能过大，也不能过小。（过大：使垫片压坏或挤出；过小：达不到垫片压紧并实现初始密封条件。） B、适当提高预紧力，可以增加垫片的密封能力。（因为：使渗透性垫片材料的毛细管孔隙减小） C、使预紧力均匀作用于垫片——可以采取减小螺栓直径以及增加螺栓个数的办法 压紧面(密封面) 型式 平面型压紧面 压紧面的表面为平面或带沟槽的平面。 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。 。 凹凸型 由一个凹面和一个凸面配合组成。垫片放凹面中。 优点：便于对中，能防垫片挤出。 可用在P≤6.4Mpa，DN≤800mm 榫槽型 一榫一槽密封面组成，优点是对中性好，密封预紧压力小，垫片不易挤出，也不受介质冲刷，用于易燃易爆密封要求高处。缺点是更换较困难，榫易损坏。 锥形压紧面 通常用于高压密封，其缺点是需要的尺寸精度和表面粗糙度要求高。须与透镜垫片配合,常用于高压管路。 梯形槽压紧面 槽底不起密封作用，是槽的内外锥面与垫片接触而梯形形成密封的，与椭圆或八角形截面的金属垫圈配合。 垫片性能：主要考虑变形能力和回弹能力，回弹能力大的，适应范围广，密封性能好，注意回弹能力仅取决于弹性变形，与塑性变形无关。按材料分常用垫片有三种。 A、非金属垫片 橡胶、石棉橡胶、聚四氟乙烯和膨胀石墨，断面形状一般为平面或O型， 柔软，耐腐蚀，但使用压力较低，耐温度和压力的性能较金属垫片差。 B、金属垫片 P≥6.4Mpa，t≥350℃时，一般都采用金属垫片或垫圈，材料有软铝、钢、铁、铬钢和不锈钢等。断面形状有平面性、波纹性、齿型、椭圆型和八角型等，一般要求软韧，并不要求强度高， C、金属——非金属组合垫片 增加了金属的回弹性，提高了耐蚀、耐热、密封性能，适用于较高压力和温度。 操作压力和温度是影响密封的主要因素，也是选用垫片的主要依据。 法兰刚度：刚度不足，导致过大的翘曲变形，往往是导致密封失效的原因。刚性大的，法兰变形小，并可以使分散分布的螺栓力均匀地传给垫片，故可以提高密封性能 法兰刚度的提高措施：增加法兰厚度；减小螺栓力作用的力臂(即缩小中心圆直径)；增大法兰盘外径。 操作条件：操作条件指压力、温度、介质。单纯的压力或介质因素对泄漏的影响并不是主要的，但当压力、介质和温度联合作用时，问题会显得严重。 四、法兰标准及选用 (一)、压力容器法兰标准 压力容器法兰分为平焊法兰和对焊法兰。其中平焊法兰又分甲、乙两种形式。图形与标准号如下： 1．平焊法兰 1）乙型法兰带有一个短筒体，因此刚性较甲型法兰好，可用于压力较高，直径较大的场合； 2）焊缝形式：甲型为V型坡口，乙型为U型坡口，因此乙型更易焊透，故其强度和刚度更高。 2．对焊法兰 由于有长颈，并采用对焊，故刚性更好，用于压力更高处 3．如何选用标准法兰 先确定法兰的公称直径和公称压力，然后查标准。 公称直径 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 DN是将容器及管子直径加以标准化以后的标准直径。 压力容器的DN是容器的内直径（用管子作筒体的分称直径为其外径）； 管子公称直