压力容器零部件的设计2法兰的设计.ppt

压力容器零部件设计主 要 内 容 一、开孔补强 二、法兰设计 三、卧式容器支座 四、立式容器支座 概 述 压力容器的主体构件 : 筒体、封头、开孔接管等. 由于制造、安装、运输、检修及操作工艺等方面的要求，容器的零部件常做成可拆连接，然后再组合。 可拆连接的基本要求 （1）足够的刚度及连接件间的压紧力。保证操作中介质不泄漏。 （2）足够的强度。本身具有足够的强度，不能削弱整体结构强度； （3）能耐腐蚀。能正常工作和多次迅速拆装。 （4）成本低廉。适合大批量生产。 概 述 压力容器的零部件： 法兰、支座、人孔、手孔、 安全阀，等。其中法兰就是典型的可拆连接。 零部件都标准化，如法兰：JB4700～4707—92， 支座：JB/T47**—92 二、法兰设计重点内容: 法兰的密封原理、影响密封的主要因素 法兰的标准 容器法兰的类型、设计步骤 管法兰的类型、设计步骤 法兰连接的组成： 1 、被连接件——法兰对（关键部件，提供密封面和螺栓孔。） 2 、连接件——螺栓、螺母 3 、密封元件——垫片(圈) 思 考 ？？？？？？？ 法兰连接最基本的要求是什么? 法兰连接的失效形式是什么? 密 封 法兰连接最基本的要求：密封可靠。 密封原理分为： 1）强制密封（中低压）： 把螺栓产生的压紧力通过法兰密封面（压紧面）传递给垫片，使垫片产生足够的弹塑性变形，从而将法兰压紧面间凹凸不平的缝隙填满压实，达到密封的目的。 2）自紧密封（高压）：依靠容器内介质的压力压紧密封元件，使密封面获得很大的压紧力，在密封口产生较大的密封比压，达到密封目的。 泄 漏 法兰连接的失效形式：泄漏。 泄漏途径 ： ①垫圈渗漏，②密封面泄漏（为主） 防止泄漏方法： ①采用不渗透性材料或有填充剂堵塞多孔性材料的孔隙； ②提高法兰刚度、密封面平直度、表面粗糙度、密封面与法兰中心线的垂直度，避免径向凹痕。 影响密封的主要因素： 1、螺栓预紧力：大小合适、分布均匀 2、垫圈性能:变形能力和回弹能力(弹性、塑性) 3、密封面型式和表面性能：平直度、表面粗糙度精度、密封面与法兰中心轴线垂直同心。 4、法兰刚度：产生翘曲变形。增大法兰厚度，减小螺栓力作用的力臂，增大法兰盘外径。 5、操作条件：压力、温度、介质的物理化学性质 法兰设计的重要概念 1、预紧密封比压： 预紧时(无内压），迫使垫片变形与压紧面密合，形成初始密封条件。此时在垫片单位面积上的压紧力。（也称最小压紧应力MPa） 法兰设计的重要概念 2、工作密封比压：操作时(有内压），压紧力减小，垫片具有足够的回弹能力，回复的变形能够补偿螺栓和密封面的变形，此时预紧密封比压下降到正常工作的最小值 。 （MPa） 3、垫片系数：操作时(有内压），达到紧密不漏，垫片上所必须维持的最小比压与介质压力P的比值。 密封面型式 ① 平 面 型 ②凹凸型 ③榫槽型 ④梯形槽 ①平面型 优点：结构简单、加工方便，便于防腐衬里， 应用广泛。 缺点：密封面与垫圈接触面大，不易对中，垫圈易伸展，密封性较差。 适用：低压和无毒介质。 ②凹凸型 优点：便于对中，垫圈放在凹面不易挤出，密封面窄比压大。 缺点：加工量大 适用：压力稍高 ③榫槽型 优点：密封面窄，不与介质接触， 缺点：拆卸难，垫圈不易清理 适用：压力更高，密封要求严 ④梯形槽： 与椭圆型或八角型金属垫圈配用。 特点：槽的锥面与垫圈成线（或窄面）接触密封。 适用：温度、压力有波动，介质渗透性 密封面的选用原则 首先必须保证密封可靠， 然后力求加工容易，装配方便、成本低。 垫圈（垫片） 垫圈是法兰连接的核心，密封效果的好坏主要取决于垫圈的密封性能。 垫圈材料的要求： 耐介质腐蚀、不与操作介质发生化学反应， 不污染产品和环境， 具有良好的弹性， 有一定的机械强度和适当的柔软性， 在工作温度和压力下不易变质（硬化、老化、软化）。 垫圈的类型 压力容器法兰及管法兰采用的密封垫圈，根据所用材料有哪几种类型？ 垫圈的类型 1）非金属垫圈： （适用于P6MPa, T450度） 材料：橡胶垫、石棉橡胶垫、聚四氟乙烯垫和膨胀（或柔性）石墨垫。断面为矩形或O形。 2）金属垫圈：（适用于P6.4MPa, T350度） 材料：软铝、钢、纯铁、软钢、铬钢和不锈钢。断面有矩形、波纹形、齿形、椭圆形和八角形。 3）金属—非金属组合垫圈： 兼容了前二者的优点，提高了耐蚀性、耐热性和密封性能，适用于较高的压力和温度 形式：金属包垫片、金属缠绕垫片和带骨架的非金属垫片。 垫圈的选择 垫圈的结构形式、材料和尺寸，标准化。 选择依据：介质的腐蚀性、操作温度和压力， 考虑价格低廉、制造容易和更换方