法蘭復習題學習

法蘭復習題學習第1頁/共39頁2第2頁/共39頁3第六章容器零部件教學重點：各零部件標準的選用。教學難點：標準法蘭的選用。第3頁/共39頁4被連接件

連接件

密封元件

法蘭聯接圖6-1

螺栓法蘭連接結構1-螺栓2-墊片3-法蘭第一節(jié)法蘭聯接

一、法蘭聯接結構與密封原理

1、密封組成第4頁/共39頁5泄漏途徑

密封原理壓緊面泄漏墊片滲漏

當壓力介質通過密封口的阻力降大于密封口兩側的介質壓力降時，介質就被密封住2、工作原理圖6-1

螺栓法蘭連接結構1-螺栓2-墊片3-法蘭第5頁/共39頁6通過墊片材料本體毛細管的滲透泄漏?？赏ㄟ^對滲透性墊片材料添加某些填充劑進行改良，或與不透性材料組合成型來避免“墊片滲漏”。沿著墊片與壓緊面之間的泄漏，泄漏量大小主要與界面間隙尺寸有關?！皦壕o面泄漏”是密封失效的主要途徑。墊片滲漏壓緊面泄漏泄漏第6頁/共39頁7壓緊面泄漏墊片滲漏圖6-2泄漏形式第7頁/共39頁8螺栓法蘭連接的整個工作過程：圖6-2（a）尚未預緊工況、（b）預緊工況、（c）操作工況（a）尚未預緊工況將上、下法蘭壓緊面和墊片的接觸處的微觀尺寸放大，表面是凹凸不平的，這就是流體泄漏的通道。（a）尚未預緊工況圖6-3密封機理圖第8頁/共39頁9（b）預緊工況（無內壓）

擰緊螺栓，螺栓力通過法蘭壓緊面作用到墊片上。墊片產生彈性或屈服變形，填滿凹凸不平處，堵塞泄漏通道，形成初始密封條件。

形成初始密封條件時墊片單位面積上所需的最小壓緊力，稱為“墊片比壓力”，單位為MPa。在預緊工況下，如墊片單位面積上所受的壓緊力小于比壓力y，介質即發(fā)生泄漏。引入概念1“預緊比壓y”（b）預緊工況圖6-3密封機理圖y值僅與墊片材料、結構與厚度有關。第9頁/共39頁10通入介質壓力上升密封比壓下降導致墊片彈性壓縮變形部分產生回彈，使壓緊面上的密封比壓力仍能維持一定值以保持密封性能。為保證在操作狀態(tài)時法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的壓應力，稱為操作密封比壓。操作密封比壓往往用介質計算壓力的m倍表示，m稱為“墊片系數”。引入概念2“操作密封比壓”（c）操作工況（c）操作工況

圖6-3密封機理圖第10頁/共39頁11二、法蘭的結構與分類1、按法蘭接觸面分圖6-４窄面法蘭與寬面法蘭第11頁/共39頁12整體法蘭將法蘭與殼體鍛或鑄成一體或全焊透，典型的整體法蘭有一個錐形的頸脖，故又稱高（長）頸法蘭。法蘭受力后會使容器產生附加彎曲應力。2、按法蘭與設備或管道的聯接方式劃分圖6-5整體法蘭第12頁/共39頁13整體法蘭第13頁/共39頁14整體法蘭第14頁/共39頁15松套法蘭法蘭不直接固定在殼體上或雖然固定而不能保證法蘭與殼體作為一個整體承受螺栓載荷的結構。圖6-6松套法蘭第15頁/共39頁16松套法蘭第16頁/共39頁17螺紋法蘭

法蘭和管壁通過螺紋進行連接，法蘭對管壁產生的附加應力較小。常用于高壓管道。圖6-7螺紋法蘭第17頁/共39頁18螺紋法蘭第18頁/共39頁19圓形、方形和橢圓形3、按法蘭形狀分

圖6-8不同形狀的法蘭第19頁/共39頁20三、影響法蘭密封的因素預緊力應均勻地作用到墊片上，可采取減小螺栓直徑、增加螺栓個數等措施來提高密封性能。預緊力不宜太大，否則使墊片整體屈服喪失回彈能力，甚至將墊片擠出或壓壞。適當提高預緊力可增加墊片的密封能力，即在正常工況下保留較大的接觸面比壓力。預緊力使墊片壓緊實現初始密封。1、螺栓預緊力第20頁/共39頁21主要根據工藝條件、密封口徑以及準備采用的墊片等進行（常用5種）選擇形狀和粗糙度應與墊片相匹配;使用金屬墊片時其壓緊面的質量要求比使用非金屬墊片時高；壓緊面表面不允許有刀痕和劃痕；應能均勻地壓緊墊片，保證平面度和垂直度。壓緊面的質量要求壓緊面的型式2、壓緊面（密封面）第21頁/共39頁22平面型壓緊面優(yōu)點：結構簡單，加工方便。缺點：是接觸面積大，需要的預緊比壓大，螺栓承載大，故法蘭等零件要求高、笨重，墊片易擠出，密封性能較差。使用壓力P≤2.5MPa，有毒、易燃、易爆介質中不能使用。6-9平面型壓緊面第22頁/共39頁23凹凸型壓緊面

由一個凹面和一個凸面配合組成。墊片放凹面中。優(yōu)點：便于對中，能防墊片擠出?？捎迷赑≤6.4MPa，DN≤800mm6-10凹凸型壓緊面第23頁/共39頁24榫槽型壓緊面

一榫一槽密封面組成，優(yōu)點是對中性好，密封預緊壓力小，墊片不易擠出，不受介質沖刷，用于易燃易爆密封要求高處。缺點是更換較困難，榫易損壞。注意：應使固定在設備上的法蘭為槽面,可拆下部分的法蘭為榫面。6-11榫槽型壓緊面第24頁/共39頁25錐形壓緊面

通常用于高壓密封，其缺點是需要的尺寸精度和表面粗糙度要求高。須與透鏡墊片配合,常用于高壓管道。

6-12錐形壓緊面第25頁/共39頁26梯形槽壓緊面

槽底不起密封作用，是槽的內外錐面與墊片接觸成梯形,形成密封的，與橢圓或八角形截面的金屬墊圈配合。6-13

梯形槽壓緊面第26頁/共39頁27非金屬墊片

金屬墊片

金屬——非金屬組合墊片一般要求軟韌，強度要求其次

3、墊片性能

6-14墊片斷面形狀第27頁/共39頁28密封失效的主要原因之一提高法蘭剛度的措施：增加法蘭厚度；減小螺栓力作用的力臂(即縮小中心圓直徑)；增大法蘭盤外徑。剛度不足：過大的翹曲變形4、法蘭剛度第28頁/共39頁29圖6-15

法蘭的翹曲變形第29頁/共39頁30在壓力、介質和溫度的聯合作用下，尤其是波動的高溫下，會嚴重影響密封性能，甚至使密封因疲勞而完全失效。操作條件指壓力、溫度及介質的物理化學性質對密封性能的影響。特點高溫下，介質粘度小，滲透性大，易泄漏；介質對墊片和法蘭的腐蝕作用加劇，增加了泄漏的可能性；法蘭、螺栓和墊片均會產生較大的高溫蠕變與應力松弛，使密封失效；某些非金屬墊片還會加速老化、變質，甚至燒毀。原因5、操作條件

第30頁/共39頁31四、法蘭標準及選用

平焊法蘭對焊法蘭甲型壓力容器法蘭乙型1、壓力容器法蘭標準第31頁/共39頁32焊縫形式：甲型為V型坡口，乙型為U型坡口，因此乙型更易焊透，故其強度和剛度更高。比較

乙型法蘭帶有一個短筒體，因此剛性較甲型法蘭好，可用于壓力較高，直徑較大的場合；平焊法蘭圖6-16

甲型平焊法蘭圖6-17

乙型平焊法蘭第32頁/共39頁33特點由于有長頸，并采用對焊，故剛性更好，用于壓力更高處.對焊法蘭圖6-18

長頸對焊法蘭第33頁/共39頁34平焊與對焊法蘭都有帶襯環(huán)與不帶襯環(huán)兩種。

注意問題

密封面都有平面型、凹凸型、榫槽型三種。圖6-19

帶襯環(huán)的甲型平焊法蘭第34頁/共39頁35選擇法蘭的主要參數公稱壓力（PN）公稱直徑（DN）2、如何選用壓力容器法蘭第35頁/共39頁36公稱直徑

公稱壓力

壓力容器法蘭的公稱直徑與壓力容器的公稱直徑取同一系列數值法蘭公稱壓力與法蘭的最大操作壓力和操作溫度以及法蘭材料三個因素有關。公稱壓