容器零部件法蘭設(shè)計(jì)PPT課件

1、密封的原理密封的原理 法蘭密封是通過緊固螺法蘭密封是通過緊固螺 栓壓緊墊片來實(shí)現(xiàn)的。過程分為二個(gè)階段：栓壓緊墊片來實(shí)現(xiàn)的。過程分為二個(gè)階段：預(yù)緊工況階段：預(yù)緊工況階段： 預(yù)緊力壓緊墊片，產(chǎn)生的壓緊應(yīng)力（墊片密封比壓力）到一定數(shù)值預(yù)緊力壓緊墊片，產(chǎn)生的壓緊應(yīng)力（墊片密封比壓力）到一定數(shù)值使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。 密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。 墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預(yù)緊力越大，螺栓和墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預(yù)緊力越大，螺栓和法蘭尺寸也越大，所以墊片不應(yīng)過寬，

2、更不應(yīng)該把整個(gè)法蘭面都鋪滿法蘭尺寸也越大，所以墊片不應(yīng)過寬，更不應(yīng)該把整個(gè)法蘭面都鋪滿墊片。墊片。操作工況階段：操作工況階段： 工作狀態(tài)內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應(yīng)力。墊片有足夠回彈，工作狀態(tài)內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應(yīng)力。墊片有足夠回彈，補(bǔ)償變形，預(yù)緊密封比壓值不小于某一值補(bǔ)償變形，預(yù)緊密封比壓值不小于某一值( (工作密封比壓工作密封比壓) )，則法蘭保，則法蘭保持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。 密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓和法蘭須有足夠大的強(qiáng)度和剛度，不發(fā)

3、生過大的變形。和法蘭須有足夠大的強(qiáng)度和剛度，不發(fā)生過大的變形。1第1頁/共38頁2)2)、容器法蘭的分類、容器法蘭的分類2第2頁/共38頁3). 3). 法蘭密封面的形式法蘭密封面的形式 法蘭聯(lián)接密封性能與密封面型式有關(guān)，密封面型式選擇，主要考法蘭聯(lián)接密封性能與密封面型式有關(guān)，密封面型式選擇，主要考慮壓力、溫度、介質(zhì)。慮壓力、溫度、介質(zhì)。、突面（、突面（RFRF） 光滑平面，可車制密紋水線。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進(jìn)行防光滑平面，可車制密紋水線。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。腐襯里。 接觸面積大，預(yù)緊時(shí)墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。接觸面積大，預(yù)緊時(shí)墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。3第3頁/

4、共38頁、凹凸面（、凹凸面（MFMMFM） 凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用于壓力較高。凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用于壓力較高。4第4頁/共38頁、榫槽面、榫槽面(TG)(TG)v槽中墊片不被擠動(dòng)。槽中墊片不被擠動(dòng)。v螺栓力較小。獲得良好的密封效果。螺栓力較小。獲得良好的密封效果。v結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更換墊片較困難。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更換墊片較困難。v榫面容易損壞，榫面容易損壞，適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。壓力不大時(shí)，即使直徑較大，也能很好密封。壓力不大時(shí)，即使直徑較大，也能很好密封。5第5頁/共38頁、全平面（、

5、全平面（FFFF）與環(huán)連接面（）與環(huán)連接面（RJRJ） 全平面密封適合于壓力較小的場合（全平面密封適合于壓力較小的場合（PNPN1.6MPa1.6MPa）；）； 環(huán)連接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為環(huán)連接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為（6.3MPa6.3MPaPNPN25.0MPa25.0MPa）。）。6第6頁/共38頁、其他類型密封面、其他類型密封面高壓容器和高壓管道用高壓容器和高壓管道用球面（透鏡）和橢圓或八角形截面金屬墊片球面（透鏡）和橢圓或八角形截面金屬墊片7第7頁/共38頁4). 4). 容器法蘭容器法蘭(1)(1)整體法蘭整體法蘭 平焊法蘭平

6、焊法蘭制造容易，應(yīng)用廣泛，但剛性較差。制造容易，應(yīng)用廣泛，但剛性較差。分分3種型式：種型式： 1.整體法蘭整體法蘭 2.松式法蘭松式法蘭 3.任意式法蘭任意式法蘭8第8頁/共38頁 法蘭附近筒壁的截面上，將產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。所以平焊法蘭適用的壓法蘭附近筒壁的截面上，將產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。所以平焊法蘭適用的壓力范圍較低（力范圍較低（PNPN4.0MPa4.0MPa）。）。平焊法蘭的適用范圍：平焊法蘭的適用范圍：9第9頁/共38頁對焊法蘭對焊法蘭又稱高頸法蘭或長頸法蘭。又稱高頸法蘭或長頸法蘭。特點(diǎn)：特點(diǎn)：頸提高剛性，厚度比筒體厚，降低根頸提高剛性，厚度比筒體厚，降低根部彎曲應(yīng)力。部彎曲應(yīng)力。對接

7、焊縫，比平焊法蘭的角焊縫強(qiáng)度好，對對接焊縫，比平焊法蘭的角焊縫強(qiáng)度好，對焊法蘭適用于壓力、溫度較高或設(shè)備直徑較焊法蘭適用于壓力、溫度較高或設(shè)備直徑較大的場合。大的場合。 10第10頁/共38頁 ( 2)( 2)、松式法蘭、松式法蘭 法蘭與容器或管道不連接，比整體式連法蘭與容器或管道不連接，比整體式連接強(qiáng)度差接強(qiáng)度差11第11頁/共38頁法蘭盤可用不同材料，用于銅制、鋁制、陶瓷、石墨及其非金屬材料的設(shè)備或管道上。法蘭盤可用不同材料，用于銅制、鋁制、陶瓷、石墨及其非金屬材料的設(shè)備或管道上。受力后無附加彎曲應(yīng)力，只適用于壓力較低場合受力后無附加彎曲應(yīng)力，只適用于壓力較低場合12第12頁/共38頁(3

8、)(3)、任意式法蘭、任意式法蘭整體性介于整體法蘭和松式法蘭之間。整體性介于整體法蘭和松式法蘭之間。圓形法蘭最常見，方形法蘭利于管子排列緊湊，橢圓圓形法蘭最常見，方形法蘭利于管子排列緊湊，橢圓形法蘭常用于閥門和小直徑的高壓管子上。形法蘭常用于閥門和小直徑的高壓管子上。13第13頁/共38頁6 6、影響法蘭密封的因素、影響法蘭密封的因素影響法蘭密封的因素主要有：影響法蘭密封的因素主要有： 螺栓預(yù)緊力；螺栓預(yù)緊力； 密封面型式；密封面型式；墊片性能；墊片性能；法蘭剛度；法蘭剛度；操作條件。操作條件。14第14頁/共38頁(1) (1) 螺栓預(yù)緊力螺栓預(yù)緊力螺栓預(yù)緊力是影響密封一個(gè)重要因素：螺栓預(yù)緊

9、力是影響密封一個(gè)重要因素： 預(yù)緊力使墊片壓緊并實(shí)現(xiàn)初始密封。預(yù)緊力使墊片壓緊并實(shí)現(xiàn)初始密封。 預(yù)緊力過大則墊片被壓壞或擠出。預(yù)緊力過大則墊片被壓壞或擠出。 預(yù)緊力通過法蘭密封面?zhèn)鬟f給墊片，良好的密預(yù)緊力通過法蘭密封面?zhèn)鬟f給墊片，良好的密 封，必須使預(yù)緊力均勻地作用于墊片。封，必須使預(yù)緊力均勻地作用于墊片。 當(dāng)需要預(yù)緊力一定時(shí)，采取增加螺栓個(gè)數(shù)、減小螺栓直徑對密封有利當(dāng)需要預(yù)緊力一定時(shí)，采取增加螺栓個(gè)數(shù)、減小螺栓直徑對密封有利15第15頁/共38頁(2) (2) 法蘭墊片及性能法蘭墊片及性能 墊片適當(dāng)變形和回彈能力是形成密封的必要條件。墊片適當(dāng)變形和回彈能力是形成密封的必要條件。最常用墊片分為：

10、最常用墊片分為： 非金屬、非金屬、金屬、金屬、 非金屬與金屬混合制的墊片非金屬與金屬混合制的墊片16第16頁/共38頁. .非金屬墊片：非金屬墊片：橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：柔軟柔軟耐溫度和壓力性能較金屬墊片差。耐溫度和壓力性能較金屬墊片差。只適用于常、中溫和中、低壓設(shè)備和管只適用于常、中溫和中、低壓設(shè)備和管道的法蘭密封。道的法蘭密封。17第17頁/共38頁. . 金屬墊片：金屬墊片： 材料一般并不要求強(qiáng)度高，而是要求軟韌。材料一般并不要求強(qiáng)度高，而是要求軟韌。 常用：常用： 軟鋁、紫銅、鐵軟鋁、紫銅、鐵( (軟鋼軟鋼) )、蒙耐爾合金、蒙耐爾合金( (含

11、含Ni67Ni67，Cu30Cu30，Cr4Cr45 5) )鋼等。鋼等。 主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯(lián)接密封。主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯(lián)接密封。18第18頁/共38頁. .金屬與非金屬混合制墊片：金屬與非金屬混合制墊片： 金屬包墊片及纏繞墊片等。見以下金屬包墊片及纏繞墊片等。見以下b.c.db.c.d圖圖 金屬包墊片用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、金屬包墊片用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、0Cr18Ni90Cr18Ni9等）等）將非金屬包起來；將非金屬包起來； 金屬纏繞墊片是薄低碳鋼帶金屬纏繞墊片是薄低碳鋼帶( (或合金鋼帶或合金鋼帶) )與石棉帶一起與石棉帶一起繞制而成。不帶定位圈和帶定位圈。繞

12、制而成。不帶定位圈和帶定位圈。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能，金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能，適應(yīng)的溫度與壓力范圍較高一些。適應(yīng)的溫度與壓力范圍較高一些。19第19頁/共38頁(3). (3). 墊片材料的選擇：墊片材料的選擇： 根據(jù)溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕決定，同時(shí)考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸根據(jù)溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕決定，同時(shí)考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。要求等。20第20頁/共38頁21第21頁/共38頁2.4.22.4.2、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用 石油、化工上用的法蘭標(biāo)準(zhǔn)有兩類：石油、化工上用的法蘭標(biāo)準(zhǔn)有兩類

13、： 一是壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)一是壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)二是管法蘭標(biāo)準(zhǔn)二是管法蘭標(biāo)準(zhǔn)22第22頁/共38頁(1) (1) 、壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)、壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)最新標(biāo)準(zhǔn)是原機(jī)械工業(yè)部、化工部、勞動(dòng)部、石化最新標(biāo)準(zhǔn)是原機(jī)械工業(yè)部、化工部、勞動(dòng)部、石化總公司合編總公司合編壓力容器法蘭，標(biāo)準(zhǔn)號為標(biāo)準(zhǔn)號為JB4700JB47004707-92 ( (見表見表2-14) 2-14) 甲型 帶襯環(huán) 平焊法蘭 乙型 不帶襯環(huán)壓力容器法蘭分類 帶襯環(huán) 對焊法蘭 不帶襯環(huán)23第23頁/共38頁1 1平焊法蘭：平焊法蘭：24第24頁/共38頁25第25頁/共38頁2 2對焊法蘭對焊法蘭 長頸對焊法蘭有厚度更大的頸，剛性大。所以

14、能長頸對焊法蘭有厚度更大的頸，剛性大。所以能承受更高壓力范圍承受更高壓力范圍( (PN PN 0.6MPa0.6MPa6.4MPa6.4MPa) )和直徑和直徑范圍范圍( (DNDN300mm300mm2000mm2000mm) )，適用溫度范圍為，適用溫度范圍為- -2020450450。26第26頁/共38頁平焊與對焊法蘭都平焊與對焊法蘭都有帶襯環(huán)的與不帶有帶襯環(huán)的與不帶襯環(huán)的兩種。襯環(huán)的兩種。 當(dāng)設(shè)備是由不銹鋼當(dāng)設(shè)備是由不銹鋼制作時(shí)，采用碳鋼制作時(shí)，采用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環(huán)，法蘭加不銹鋼襯環(huán)，可以節(jié)省不銹鋼?？梢怨?jié)省不銹鋼。27第27頁/共38頁3 3、公稱直徑與公稱壓力、公稱直徑與公稱

15、壓力 在選用時(shí)，根據(jù)公稱直徑與公稱壓力由法蘭標(biāo)在選用時(shí)，根據(jù)公稱直徑與公稱壓力由法蘭標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭尺寸。準(zhǔn)確定法蘭尺寸。 壓力容器直徑與法蘭公稱直徑應(yīng)如何配合？壓力容器直徑與法蘭公稱直徑應(yīng)如何配合？ 容器法蘭的公稱直徑與容器的公稱直徑取同一數(shù)容器法蘭的公稱直徑與容器的公稱直徑取同一數(shù)額值。額值。例如：例如：DN DN 1000mm1000mm的壓力容器，應(yīng)當(dāng)配用的壓力容器，應(yīng)當(dāng)配用DN DN 1000mm1000mm的壓力容器法蘭。的壓力容器法蘭。 28第28頁/共38頁 法蘭公稱壓力：法蘭公稱壓力： 法蘭公稱壓力與最大操作壓力、操作溫度以法蘭公稱壓力與最大操作壓力、操作溫度以及材料有關(guān)。因?yàn)椋?/p>

16、及材料有關(guān)。因?yàn)椋憾x：定義： 是以是以16MnR16MnR在在200200時(shí)的機(jī)械性能為基準(zhǔn)來時(shí)的機(jī)械性能為基準(zhǔn)來確定法蘭的尺寸，所以在確定法蘭的尺寸，所以在200200時(shí)，它的最大允時(shí)，它的最大允許操作壓力，就認(rèn)為是具有該尺寸法蘭的公稱壓許操作壓力，就認(rèn)為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。力。29第29頁/共38頁例如：例如： 所謂公稱壓力所謂公稱壓力PN0.6PN0.6MPaMPa的法蘭，是用的法蘭，是用16MnR16MnR制造的，在制造的，在200200時(shí)，最大允許操作壓時(shí)，最大允許操作壓力力0.6MPa0.6MPa。 如果把這個(gè)法蘭用在高于如果把這個(gè)法蘭用在高于200200條件下，它條件下

17、，它最大操作壓力最大操作壓力 將低于它的公稱壓力將低于它的公稱壓力0.6MPa0.6MPa。 相反若低于相反若低于200200時(shí)，仍按時(shí)，仍按200200確定其最確定其最高工作壓力。高工作壓力。 如果材料改為如果材料改為Q235-AQ235-A，機(jī)械性能比，機(jī)械性能比16MnR16MnR差，公稱壓力差，公稱壓力PNPN0.6MPa0.6MPa的法蘭，的法蘭，200200操作，操作，最大允許操作壓力也低于公稱壓力。最大允許操作壓力也低于公稱壓力。 如果材料由如果材料由16MnR16MnR改為改為15MnVR15MnVR，機(jī)械性能，機(jī)械性能優(yōu)優(yōu)16MnR16MnR，公稱壓力，公稱壓力PNPN0.6

18、MPa0.6MPa的法蘭，在的法蘭，在200200操作時(shí)，最大允許操作壓力將高于它的公操作時(shí)，最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。稱壓力。 總之，只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，總之，只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，法蘭的尺寸也就確定了。法蘭的尺寸也就確定了。30第30頁/共38頁最大允許工作壓力的確定：最大允許工作壓力的確定：31第31頁/共38頁32第32頁/共38頁 例如：為一臺操作溫度300，設(shè)計(jì)壓力0.6MPa 的容器選配法蘭。 查表2-15得知， 如果材料用15MnVR，可按公稱壓力0.6MPa查取法蘭尺寸。 如果材料用20R，則須按公稱壓力1.0MPa查取法蘭尺寸。討論：

19、 為什么不直接地用設(shè)計(jì)壓力作為公稱壓力？ 因?yàn)?，法蘭的最大允許工作壓力與操作溫度和材料有關(guān)。所以，要根據(jù)操作溫度和材料的不同，通過查表，找出允許的最大工作壓力所對應(yīng)的公稱壓力。33第33頁/共38頁(2) (2) 管法蘭標(biāo)準(zhǔn)管法蘭標(biāo)準(zhǔn) 同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，不能互相代用。同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，不能互相代用。 管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。蘭等。 管法蘭標(biāo)準(zhǔn)查選方法、步驟與壓力容器法蘭相同。管法蘭標(biāo)準(zhǔn)查選方法、步驟與壓力容器法蘭相同。 管法蘭標(biāo)準(zhǔn)：管法蘭標(biāo)準(zhǔn)：GB