法蘭復(fù)習(xí)題學(xué)習(xí)

法蘭復(fù)習(xí)題學(xué)習(xí)第1頁/共39頁2第2頁/共39頁3第六章容器零部件教學(xué)重點(diǎn)：各零部件標(biāo)準(zhǔn)的選用。教學(xué)難點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)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(lián)接圖6-1

螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)1-螺栓2-墊片3-法蘭第一節(jié)法蘭聯(lián)接

一、法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)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(dāng)壓力介質(zhì)通過密封口的阻力降大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)壓力降時(shí)，介質(zhì)就被密封住2、工作原理圖6-1

螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)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(xì)管的滲透泄漏。可通過對滲透性墊片材料添加某些填充劑進(jìn)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(guān)?！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(gè)工作過程：圖6-2（a）尚未預(yù)緊工況、（b）預(yù)緊工況、（c）操作工況（a）尚未預(yù)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(yù)緊工況圖6-3密封機(jī)理圖第8頁/共39頁9（b）預(yù)緊工況（無內(nèi)壓）

擰緊螺栓，螺栓力通過法蘭壓緊面作用到墊片上。墊片產(chǎn)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(shí)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(yù)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(zhì)即發(fā)生泄漏。引入概念1“預(yù)緊比壓y”（b）預(yù)緊工況圖6-3密封機(jī)理圖y值僅與墊片材料、結(jié)構(gòu)與厚度有關(guān)。第9頁/共39頁10通入介質(zhì)壓力上升密封比壓下降導(dǎo)致墊片彈性壓縮變形部分產(chǎn)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(shí)法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的壓應(yīng)力，稱為操作密封比壓。操作密封比壓往往用介質(zhì)計(jì)算壓力的m倍表示，m稱為“墊片系數(shù)”。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(jī)理圖第10頁/共39頁11二、法蘭的結(jié)構(gòu)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(gè)錐形的頸脖，故又稱高（長）頸法蘭。法蘭受力后會使容器產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。2、按法蘭與設(shè)備或管道的聯(lián)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(gè)整體承受螺栓載荷的結(jié)構(gòu)。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(jìn)行連接，法蘭對管壁產(chǎn)生的附加應(yīng)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(yù)緊力應(yīng)均勻地作用到墊片上，可采取減小螺栓直徑、增加螺栓個(gè)數(shù)等措施來提高密封性能。預(yù)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(dāng)提高預(yù)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(yù)緊力使墊片壓緊實(shí)現(xiàn)初始密封。1、螺栓預(yù)緊力第20頁/共39頁21主要根據(jù)工藝條件、密封口徑以及準(zhǔn)備采用的墊片等進(jìn)行（常用5種）選擇形狀和粗糙度應(yīng)與墊片相匹配;使用金屬墊片時(shí)其壓緊面的質(zhì)量要求比使用非金屬墊片時(shí)高；壓緊面表面不允許有刀痕和劃痕；應(yīng)能均勻地壓緊墊片，保證平面度和垂直度。壓緊面的質(zhì)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。缺點(diǎn)：是接觸面積大，需要的預(yù)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(zhì)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(gè)凹面和一個(gè)凸面配合組成。墊片放凹面中。優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)是對中性好，密封預(yù)緊壓力小，墊片不易擠出，不受介質(zhì)沖刷，用于易燃易爆密封要求高處。缺點(diǎn)是更換較困難，榫易損壞。注意：應(yīng)使固定在設(shè)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(diǎn)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(nèi)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(qiáng)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(zhì)和溫度的聯(lián)合作用下，尤其是波動的高溫下，會嚴(yán)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(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)對密封性能的影響。特點(diǎn)高溫下，介質(zhì)粘度小，滲透性大，易泄漏；介質(zhì)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(chǎn)生較大的高溫蠕變與應(yīng)力松弛，使密封失效；某些非金屬墊片還會加速老化、變質(zhì)，甚至燒毀。原因5、操作條件

第30頁/共39頁31四、法蘭標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度和剛度更高。比較

乙型法蘭帶有一個(gè)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(diǎn)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(shù)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(shù)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(gè)因素有關(guān)。公稱壓