9-容器零部件
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(整理)化机基础-容器零部件
《化工设备机械基础》习题解答第六章 容器零部件二、填空题：A 组：1 法兰联接结构，一般是由（联接）件，（被联接）件和（密封元）件三部分组成。
2 在法兰密封所需要的预紧力一定时，采取适当减小螺栓（直径）和增加螺栓（个数）的办法，对密封是有利的。
3 提高法兰刚度的有效途径是1（增加法兰厚度） 2（减小螺栓作用力臂） 3（增加法兰盘外径）。
4 制定法兰标准尺寸系列时，是以（16MnR ）材料，在（200）℃时的力学性能为基础的5 法兰公称压力的确定与法兰的最大（操作压力），（操作温度）和（法兰材料）三个因素有关。
6 卧式容器双鞍座的设计中，容器的计算长度等于（筒体）长度加上两端凸形封头曲面深度的（2/3）。
7 配有双按时制作的卧室容器，其筒体的危险截面可能出现在（支座）处和（跨距中间）处。
8 卧式容器双鞍座的设计中，筒体的最大轴向总应力的验算条件是：轴向应力应为（σ拉 ≤[]σt ）轴向压力应为（σ压 ≤[]σt）和（轴向许用压缩应力[]σac 的较小值） B 组：1 采用双鞍座时，为了充分利用封头对筒体临近部分的加强作用，应尽可能将支座设计的靠近封头，即A≤(0.25)D 0,且A 不大于（0.2）L2 在鞍坐标准规定的鞍座包角有θ=（120°） 和θ=（150°）两种。
3 采用补强板对开孔进行等面积补强时，其补强范围是：有效补强宽度是（}22,2m ax {nt n d d B δδ++=）外侧有效补强高度是（min {接管实际外伸高度,1nt d h δ=}） 内侧有效补强高度是（min {接管实际内伸高度,2nt d h δ=}） 4 根据等面积补强原则，必须使开孔削弱的截面积A≤A e =(壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 1+(接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 2+(焊缝金属截面积)A 3。
5 采用等面积补强时，当筒体径Di ≤1500mm时，须使开孔最大直径d≤(1/2)D i ,且不得超过（520）mm.当筒体直径D i ,>1500mm 时，，须使开孔最大直径d≤( 1/3)D i ,,且不得超过（1000）。
压力容器零部件设计---法兰设计
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。
法兰的类型
1）压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、 法兰与管板。
2）管法兰：管道之间连接。
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
答：不能。 因为： 压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的
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）。
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）
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。
法兰的类型
1）压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、 法兰与管板。
2）管法兰：管道之间连接。
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
答：不能。 因为： 压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的
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）。
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）
压力容器零部件设计---封头设计
扇形区承受的压力作用组合梁的
形心C。这样，组合截面抗弯断
面模量W应满足：
W
0.08
pc Dc3
n[ ]tr
a）如果采用矩形截面筋板，其高厚比一般为5~8； b）筋板与平盖之间采用双面焊； c）平盖中心加强圆环截面的抗弯模数不小于筋板的抗弯模 数。
3）拉撑结构的强度校核：
a）无孔板的支承载荷拉杆与相邻所有支撑中心连线的平分线
所围成的多边形承受的压力载荷；
b）多孔板的支承载荷，一根支撑面积内减去孔的面积上的压
力载荷。 c）拉撑最小截面积：
a
1.1W
[ ]tg
GB/T25198-2010压力容器封头 几点变化
摘自 JB/T4746
END
兰的刚度校核要求
- 增加了波齿垫片设计选用参数
封头设计
封头形式
半球形封头
封头凸锥形形封封头头带 半 无带 无折 椭 折折 折边 球 边边 边球 （ 球锥 锥形 椭 形形 形（ 圆 封封 封碟 形 头头 头） 形封 ）头 封头
平板形封头
GB150.3中关于各种封头的设计计算考虑的主要失效模式有 1、 结构在内压作用下的塑性强度破坏和局部失稳； 2、结构在外压载荷作用下的失稳以及封头与筒体连接处可能
–-修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强 设计方法
GB150.3对GB150-1998所作的修改和增 加的内容：
2、开孔补强的设计方法 - 增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的
分析方法，开孔率适用范围可达0.9。 - 修改了平盖上开孔接管的补强设计方法 3、法兰设计计算方法 -增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法
α＜30º
30º＜α＜60º
椭圆形封头的最小厚度
容器零部件计算软件说明
2. 绝压和表压： 绝压和表压包括： 2.1 绝压、表压、真空度的概念介绍。 2.2 用于设备条件不是绝压、表压而是真空度时换算为表压的计算，以及容器属于常压容器还是压力容器 的判断。判断依据：GB150.1-2011 的 1.5 条，NB／T 47003-2009 的 1.2 条。
-3-
-4-
四 常用数据菜单
1.5 定距管：根据折流板和拉杆的布置，计算出不同规格定距管的数量、长度、质量。
- 23 -
1.6 分程隔板：包括“分程隔板尺寸”、“ 分程隔板槽面积”、“ 分程隔板倒角”、“ 分程隔板 质量”。 1.6.1 分程隔板尺寸计算。
- 24 -
1.6.2 分程隔板槽面积计算，只适用于双管球形封头： 半球形封头计算包括不开孔半球形封头和开孔半球形封头计算，计算结果包括半球形封头容 积和质量以及“焊缝到切线的距离”，“壁厚轴线间距离（壳体与封头）”。“焊缝到切线的距 离”和“壁厚轴线间距离（壳体与封头）”的计算结果宜符合注意事项的提示数据。
- 15 -
6. 平盖： 平盖计算包括平面、凸面、凹面平盖计算。
- III -
一 软件的安装和卸载
1.1 运行环境 本软件能够在 windows xp 和 win7（32 位）下运行，win7（64 位）没有试过。
1.2 安装 双击“setup.exe”按提示点击下一步，即可完成安装。
1.3 卸载 开始——容器零部件计算软件——卸载容器零部件计算软件
-1-
二 软件简介
-8-
-9-
六 壳体菜单
壳体菜单包括“圆筒”、“椭圆封头”、“ 碟形封头”、“球冠形封头”、“ 半球形封头”、“平 盖”、“ 锥形封头”。 1. 圆筒： 圆筒计算包括不带复层筒体和带复层筒体计算，每种计算的计算基准均分为以内径为基准和 以外径为基准两种，计算结果包括筒体容积和质量。带复层筒体计算用于复合板、带堆焊层 或金属衬层、非金属衬层计算。
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四 常用数据菜单
1.5 定距管：根据折流板和拉杆的布置，计算出不同规格定距管的数量、长度、质量。
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1.6 分程隔板：包括“分程隔板尺寸”、“ 分程隔板槽面积”、“ 分程隔板倒角”、“ 分程隔板 质量”。 1.6.1 分程隔板尺寸计算。
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1.6.2 分程隔板槽面积计算，只适用于双管球形封头： 半球形封头计算包括不开孔半球形封头和开孔半球形封头计算，计算结果包括半球形封头容 积和质量以及“焊缝到切线的距离”，“壁厚轴线间距离（壳体与封头）”。“焊缝到切线的距 离”和“壁厚轴线间距离（壳体与封头）”的计算结果宜符合注意事项的提示数据。
- 15 -
6. 平盖： 平盖计算包括平面、凸面、凹面平盖计算。
- III -
一 软件的安装和卸载
1.1 运行环境 本软件能够在 windows xp 和 win7（32 位）下运行，win7（64 位）没有试过。
1.2 安装 双击“setup.exe”按提示点击下一步，即可完成安装。
1.3 卸载 开始——容器零部件计算软件——卸载容器零部件计算软件
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二 软件简介
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六 壳体菜单
壳体菜单包括“圆筒”、“椭圆封头”、“ 碟形封头”、“球冠形封头”、“ 半球形封头”、“平 盖”、“ 锥形封头”。 1. 圆筒： 圆筒计算包括不带复层筒体和带复层筒体计算，每种计算的计算基准均分为以内径为基准和 以外径为基准两种，计算结果包括筒体容积和质量。带复层筒体计算用于复合板、带堆焊层 或金属衬层、非金属衬层计算。
压力容器零部件的结构和计算
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压力容器零部件的结构和计算
•球壳的厚度计算
•1、球壳中径公式适用范围
• 当内压和内直径相同 时，球壳的壁厚约为圆筒
的一半，消耗钢材最少。
•另外球形容器占地面积
•2、球壳的应力校核公式为
小，其表面积也最小，相 应带来的保温等费用也少，
因此球形容器在石油、化
工、冶金、国防等工业中
•3、圆筒的应力校核公式为
• 分析设计可应用于承受各 种载荷、任意结形式的压 力容器设计，克服了常规设 计的不足
压力容器零部件的结构和计算
•2． 压力容器失效形式
•1、失效的概念
• 压力容器因机械载荷或温度载荷过高而
丧失正常工作能力。
•2、压力容器及过程设备的失效形式
•强度失效
•失稳失效
•刚度失效
•泄漏失效
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压力容器零部件的结构和计算
•例2 一个内压球壳，设计压力p＝0.86MPa，设计温度t＝70 ℃，球壳内径Di＝12300mm，焊缝采用双面对焊，100%无 损探伤；C2=1.5mm,球壳材料20R 设计球壳厚度.
• 解:C2=1.5mm.Φ=1.00
• 筒体材料 20R 插GB150
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压力容器零部件的结构和计算
•圆筒的厚度计算
•圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
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压力容器零部件的结构和计算
圆筒的设计
1）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两 倍。
2）壁厚计算公式：
符号说明见GB 150。称中径公式：适用范围，K≤1.5，等 价于Pc≤0.4[σ]tφ
压力容器零部件
智能化监测技术：通过传感器和智能化监测系统实时监测压力容器的运行状态预防事故 发生。
新型焊接工艺的发展：如激光焊接、电子束焊接等提高了焊接质量和效率降低了制造成 本。
模块化设计：将压力容器零部件设计成模块化结构方便维修和更换提高了设备的可靠性。
压力容器零部件的市场需求和发展趋势
市场需求：随着工 业生产和能源需求 的增长压力容器零 部件的市场需求不 断扩大。
压力容器零部件的铸造工艺要求严格需遵循相关标准和规范确保生产出的零件符合安全性能要求。
锻造工艺
定义：通过加热和加压使金属 材料变形并形成所需形状的工 艺
优点：高强度、耐磨性、耐腐 蚀性
制造过程：备料、加热、锻打、 冷却、热处理等
应用范围：压力容器、化工机 械、石油机械等领域
焊接工艺
焊接的定义和原理 焊接的分类和应用 压力容器零部件制造中常用的焊接方法 焊接工艺对压力容器零部件性能的影响
和性能。
智能化监测： 通过智能化监 测技术实现对 压力容器零部 件的实时监测 和预警提高设 备的安全性和
可靠性。
新型材料应用： 新型材料的不 断涌现和应用 将为压力容器 零部件的制造 提供更多选择
和可能性。
绿色环保：随 着环保意识的 提高压力容器 零部件的设计 和制造将更加 注重环保和节 能减少对环境
的影响。
THEME TEMPLATE
感谢观看
选用原则：选用压力容器零部件时应考虑介质特性、操作条件、载荷状况等因素以确保安全可靠 地运行。
压力容器零部件的标准和规范
压力容器零部件必须符合相关国 家和行业标准确保安全性能和使 用寿命。
定期进行检测和维护确保压力容 器零部件的正常运行和使用安全。
添加标题
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新型焊接工艺的发展：如激光焊接、电子束焊接等提高了焊接质量和效率降低了制造成 本。
模块化设计：将压力容器零部件设计成模块化结构方便维修和更换提高了设备的可靠性。
压力容器零部件的市场需求和发展趋势
市场需求：随着工 业生产和能源需求 的增长压力容器零 部件的市场需求不 断扩大。
压力容器零部件的铸造工艺要求严格需遵循相关标准和规范确保生产出的零件符合安全性能要求。
锻造工艺
定义：通过加热和加压使金属 材料变形并形成所需形状的工 艺
优点：高强度、耐磨性、耐腐 蚀性
制造过程：备料、加热、锻打、 冷却、热处理等
应用范围：压力容器、化工机 械、石油机械等领域
焊接工艺
焊接的定义和原理 焊接的分类和应用 压力容器零部件制造中常用的焊接方法 焊接工艺对压力容器零部件性能的影响
和性能。
智能化监测： 通过智能化监 测技术实现对 压力容器零部 件的实时监测 和预警提高设 备的安全性和
可靠性。
新型材料应用： 新型材料的不 断涌现和应用 将为压力容器 零部件的制造 提供更多选择
和可能性。
绿色环保：随 着环保意识的 提高压力容器 零部件的设计 和制造将更加 注重环保和节 能减少对环境
的影响。
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感谢观看
选用原则：选用压力容器零部件时应考虑介质特性、操作条件、载荷状况等因素以确保安全可靠 地运行。
压力容器零部件的标准和规范
压力容器零部件必须符合相关国 家和行业标准确保安全性能和使 用寿命。
定期进行检测和维护确保压力容 器零部件的正常运行和使用安全。
添加标题
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化工设备机械基础第四版容器零部件
名称
特点说明
突面（RF ）
表面是一个光滑的平面，也可车制密纹水线。密封面结构简单，加工方便，且便于 进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片接触面积较大，预紧时垫片容易往两边挤， 不易压紧。
凹凸面（MFM ）
密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放置垫片，能够防止垫片被 挤出，故可适用于压力较高的场合。
为了不使介质泄漏，在密封面与垫圈之间所必须保留下来的最低比压。
2. 法兰的结构与分类
窄面法兰
按接触面分类：
宽面法兰
? 平焊法兰（图(a)、(b)） 法兰盘焊接在设备筒体或管道上，制造容易，应 用广泛，但刚性较差。法兰受力后，法兰盘的矩形截面发生微小转动，见 下图，与法兰相联的筒壁或管壁随着发生弯曲变形。于是在法兰附近筒壁 的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以平焊法兰适用的压力范围较低
? 鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。 鞍座的高度有200、300、400和500mm 四种规格，但可以根据需要改变， 改变后应作强度校核。鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。
? 鞍座分为A 型（轻型）和B 型（重型）两类，其中重型又分为B Ⅰ～B Ⅴ 五种型号；A 型和B 型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量 不同。
高法兰抗弯刚度；
(5). 操作条件
? 温度； ? 压力； ? 介质腐蚀性。
4. 法兰标准及其选用
4.1 法兰标准
法兰标准分为两个：压力容器法兰标准与管法兰标准。
衬 衬
名称
压力等级 PN （MPa ）
直径范围 DN （mm ）
温度范围
备注
甲
平 型 0.25，0.6，l.0，1.6
化工机械基础第十五章
鞍式支座的选用，其步骤如下： 1、已知容器的重量，算出作用在每个鞍座上的实际负荷Q； 2、根据容器的公称直径和支座的高度，从JB/T4712.1中查出 轻型（A）和重型（B）两个允许负荷值[Q]； 3、按[Q] ≥Q（略大），选取相应的鞍座。 鞍式支座的标记：
（1）耳式支座 （悬挂式支座）
1-垫板； 2-筋板； 3-支脚板 耳式支座
任意式法兰
任意式法兰
2、密封面形式
（a）全平面
（b）突面
（c）凹凸面
（d）榫槽面
（e）环连接面（T型槽）
凹凸面法兰连接
榫槽面法兰连接
3、垫片的选择
根据： 介质的压力、温度、腐蚀性和 选择：
压紧面的形状，兼顾价格、
制造、更换是否方便等因素来 选择 基本要求：
垫片的结构形式、
材料、尺寸
垫片的材料不污染工作介质、耐腐蚀、具有良好 的变形能力和回弹能力，在工作温度下不易变质 硬化或软化、能重复使用等。 （表15-3 垫片选用表）
支承式支座的选用，其步骤如下： 1、已知容器的重量，算出作用在每个鞍座上的实际负荷Q； 2、根据容器的公称直径，从JB/T4712.4中查出A型或B型支座 的允许负荷值[Q] ； 3、按[Q] ≥Q（略大），选取相应的支承式座。 支承式支座的标记：
㈡ 公称压力
为了设计、制造、使用的方便，制定系列标准 时规定了若干压力等级，这些规定的标准压力 等级即为公称压力，以PN表示，单位MPa。 国际上通用的压力等级有两大体系： 欧洲体系和美洲体系 欧洲体系和美洲体系：0.25、0.6、1.0、1.6、 2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0等等。 欧洲体系和美洲体系：2.0、5.0、11.0、15.0、 26.0、42.0等等。
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化工设备通用零部件
1、概述 2、筒体和封头 3、法兰联接 4、设备支座 5、设备的开孔和附件
1 概述
1.1 公称直径
公称直径(nominal diameter)，又称平均外径(mean outside diameter)。
公称直径是公制mm为基准的，称 DN (metric unit) 单位有公制(mm)及英制(inch)的区分，所以有下列的称呼： （1） 以公制(mm)为基准，称 DN (metric unit) （2） 以英制(inch)为基准，称NB(inch unit) （3） DN (nominal diameter) ；NB (nominal bore) ；OD (outside diameter)
• • • 法兰的公称直径 DN 法兰的公称压力 PN 确定法兰尺寸的计算基础
法兰尺寸是在规定设计温度为200℃、法兰材料是16MnR或16Mn锻 件，根据不同型式的法兰，规定了垫片的形式、材质、尺寸和螺栓 材料的基础上，按照不同的PN和DN，通过多种方案进行比较计算 和尺寸圆整而得到的。所以法兰的尺寸是由法兰的公称压力和公称 直径唯一确定的。
公称压力 PN
工作温度／℃
法兰材料 Q235-A、B Q235-C 20R 16MnR 20 16Mn 20MnMo Q235-A、B Q235-C 20R 16MnR 20 16Mn 20MnMo －20～200 0.16 0.18 0.19 0.25 0.19 0.26 0.27 0.40 0.44 0.45 0.60 0.45 0.61 0.65 250 0.15 0.17 0.17 0.24 0.17 0.24 0.27 0.36 0.40 0.40 0.57 0.40 0.59 0.64 300 0.14 0.15 0.15 0.21 0.15 0.22 0.26 0.33 0.37 0.36 0.51 0.36 0.53 0.63 350 0.13 0.14 0.14 0.20 0.14 0.21 0.25 0.30 0.33 0.34 0.49 0.34 0.50 0.60
A型——用于榫槽密封面； B型——用于凹凸密封面； C型——用于平面密封面； D型——用于平面密封面。
垫片
标准号 公称压力，MPa 公称直径，mm 填充带代号 钢带代号 垫片的结构型式代号
金属包垫片（JB/T 4706－2000）
由石棉橡胶板作内芯，外包厚度为0.2～0.5mm的薄金属板构成，金属板的 材料可以是铝、铜及其合金，也可以采用不锈钢或优质碳钢。
有商品级和专用级两种。商品级采用的是六角头螺栓和六角螺母，如M10、 M12、M16、M20、M24、M27等。专用级有双头螺柱B级（HG20613）和 全螺纹螺柱B级（HG20613）。
4 设备的支座
4.1 卧式容器支座
（1）螺栓预紧力
预紧力必须使垫片压紧并实现初始密封条件；同时预紧力也不能 太大，否则将会使垫片被压坏或挤出。提高螺栓预紧力，可以增加垫 片的密封能力。采取减小螺栓直径，增加螺栓个数的办法对密封是有 利的。
（2）压紧面（密封面）
压紧面直接与垫片接触，它既传递螺栓力使垫片变形，同时也 是垫片变形的表面约束。
2 筒体与封头
2.1 筒体
筒体一般由钢板卷制而成，其公称直径等于内径；直径较小时可选用 无缝钢管。设计时筒体的公称直径必须符合国家标准，否则就没有标准的 封头与之相配。
2.2 封头 JB/T 4746-2002
椭圆形封头： DN=Di，曲面高度＝Di/4 ， 直边高度可有多个数值，主要由 封头的公称直径和厚度同时决定。 蝶形封头： 折边锥形封头： 球冠型封头：
3.5 管法兰
现行的管法兰标准有两个：
HG20592～20614-97 HG20616～20635-97
依据ISO7005-I-1992
管法兰的尺寸
由两个参数公称压力PN和公称直径DN确定。PN和DN的确定方法与容器 法兰相似。但对同样PN、DN的管法兰，当使用不同材料制造时，法兰 允许承受的最高无冲击压力是不一样的，在确定了法兰材料及工作温度 后，应该根据容器的设计压力不得高于设计温度下法兰允许承受的最高 无冲击压力的原则，查相关表确定法兰的公称压力等级。然后再由PN和 DN，从相应的尺寸表中查得法兰的具体尺寸。
甲型平焊法兰
具有平密封面和凹 凸密封面，工作温 度介于-20～300 ℃，公称压力为 0.25～1.6MPa。
乙型平焊法兰
工作温度高于-20～350 ℃， 公称压力为0.25～4.0MPa。 它与甲型平焊法兰的主要区 别是：法兰本身具有一个厚 度为δt的短节，因此与筒体 直接连接的不是法兰盘而是 这个短节。短节的存在使筒 体免受法兰变形带来的附加 弯矩，而且由于短节的厚度 δt规定有最小值，这一厚度 往往大于容器壁厚从而使法 兰的刚度增大。
垫片
标准号(JB/T 4704-2000) 公称压力，MPa 公称直径，mm
缠绕式垫片（JB/T 4705－2000）
用0Cr13 ， 0Cr18Ni9或 08F等钢带与石棉、柔性石墨或聚四氟乙烯等填充带 相间缠卷而成。为防止松散，把金属带的始端及末端焊牢。为了增大垫片的 弹性和回弹性，金属带与非金属填充带均轧制成波形。
垫片 标准号(JB/T 4706-2000) 公称压力，MPa 公称直径，mm 金属板材代号
（5）压力容器法兰用螺栓与螺母
• 压力容器法兰用螺栓有A型（中间无螺纹部分不车细的 螺栓）和B型（中段无螺纹部分的直径车细至等于螺纹 内径，目的是减小热应力，主要用于温度较高的场 合。） • 螺柱材料有Q235-A、35、40MnB、40MnVB、40Cr、 35CrMoA、25Cr2MoVA等，可查相关的国家标准。 如：螺柱 M24×160-A JB/T4707-2000
密封垫片
共有七种垫片：非金属垫片（HG 20606-97）、聚四氟乙烯包覆垫（HG 20607-97）、柔性石墨复合垫（HG 20608-97）、金属包覆垫（HG 2060997）、金属缠绕垫（HG 20610-97）、齿形组合垫（HG 20611-97）、金属 环垫（HG 20612-97）。
紧固件
•
压力容器法兰的最大允许工作压力
如果实际使用的法兰材料是16MnR、工作温度200℃，则在法兰尺 寸表中按某一公称压力查得的法兰，它的允许最大工作压力将等于 该法兰的设计压力（即法兰的公称压力）。如果法兰材料不是16 MnR，操作温度不为200℃，则其最大允许工作压力可由表查得。
甲、乙型法兰的最大允许工作压力／MPa
3.2 法兰的结构与种类
（1）按与设备的联结方式
焊接法兰
松套法兰
螺纹法兰
（2）按法兰的密封面形式
平面型——压力不高、介质无毒；
凹凸面型——压力稍高、介质易燃、 易爆和有毒；
榫槽型——压力较高、介质剧毒； 环密封面——用于温度和压力波动、 介质渗透大的场合。
（3）按法兰端面形状分类
3.3 影响法兰密封的因素
3 法兰联接
法兰联接的特点
（1）密封可靠；
（2）强度足够； （3）适用面广；
（4）可拆结构；
（5）经济合理。
3.1 法兰的工作原理
（1） 密封原理
法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于法兰压紧面之间的垫圈 压紧，使垫圈变形，把法兰密封表面上的凹凸不平处填满，这样 就达到了密封的要求。 当设备或管道工作时，螺栓受到拉力的作用，使法兰密封面 沿着彼此分离的方向移动，并降低了密封面与垫片间的压紧力， 当这一压紧力降低到某一临界值以下时，介质将会泄漏，密封会 失效。
（3）垫片性能
垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力是形成密封的必要 条件。适合制作垫片的材料一般应耐腐蚀、不污染操作介质；具有良好的变形能 力和回弹能力；要有一定的机械强度和适当的柔软性；在工作温度下不易变质硬 化或软化。 法兰密封垫片的选择要有全面观点，要考虑操作介质的性质、操作压力和温 度，以及需要密封的程度；亦要考虑垫片的性能、压紧面的形式、螺栓力的大小 以及装卸要求等。 最常用的垫片可分为非金属、金属以及非金属与金属混合制的垫片。 非金属的垫片材料有石棉板、橡胶板、石棉－胶板及合成树脂（塑料），这 些材料优点是柔软和耐腐蚀。耐温度和压力的性能较金属垫片差，通常只普遍用 于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。 金属－非金属混合制垫片有金属包垫片和缠绕垫片等，前者是用石棉橡胶垫 片外包以金属薄片；后者是薄低碳钢带与石棉一起绕制而成。它们较单纯的非金 属垫片有较好的性能，适用的温度和压力范围较高一些。 金属垫片材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。常用的是软铝、铜、软 钢、蒙耐尔合金钢和18-8不锈钢。金属垫片主要用于中、高温和中、高压的法兰 联接密封。
（2）ห้องสมุดไป่ตู้兰受力分析
（a）预紧时法兰在螺栓预紧力T1 和垫片反作用力N1的作用下处 于平衡，但T1和N1构成力偶作 用在法兰上。 （b）工作时法兰上所受的外力多了一个由容器内压形成的轴向力Q。这 时的螺栓力T2正好用来平衡轴向力Q和垫片反力N2，此时作用在法兰 上的外力矩可以用一个由T2和Q+N2组成的力偶来代替。 增加法兰的厚度及与法兰盘 联接处器壁的壁厚，减小螺 栓力作用的力臂（即缩小螺 栓中心圆直径），都能提高 法兰的抗弯刚度；对带颈的 法兰来说，增加颈的厚度对 提高法兰强度，会有比增加 法兰盘厚度有更好的效果。
示例1 公称压力1.6MPa、公称直径800mm的衬环榫槽密封 面乙型平焊法兰的榫面法兰。 标记：法兰C-T 800-1.60 JB/T 4702—2000，并在图样明 细表备注中注明 δ1=18.
（4）压力容器法兰用密封垫片
非金属软垫片（JB/T 4704－2000） 非金属软垫片指的是耐油石棉橡胶板（GB/T 539－ 1995）和石棉橡胶板（GB/T 3985－1995），前者使用 温度≤200℃，后者使用温度≤350℃。用于平面密封 面与凹凸密封面。
1、概述 2、筒体和封头 3、法兰联接 4、设备支座 5、设备的开孔和附件
1 概述
1.1 公称直径
公称直径(nominal diameter)，又称平均外径(mean outside diameter)。
公称直径是公制mm为基准的，称 DN (metric unit) 单位有公制(mm)及英制(inch)的区分，所以有下列的称呼： （1） 以公制(mm)为基准，称 DN (metric unit) （2） 以英制(inch)为基准，称NB(inch unit) （3） DN (nominal diameter) ；NB (nominal bore) ；OD (outside diameter)
• • • 法兰的公称直径 DN 法兰的公称压力 PN 确定法兰尺寸的计算基础
法兰尺寸是在规定设计温度为200℃、法兰材料是16MnR或16Mn锻 件，根据不同型式的法兰，规定了垫片的形式、材质、尺寸和螺栓 材料的基础上，按照不同的PN和DN，通过多种方案进行比较计算 和尺寸圆整而得到的。所以法兰的尺寸是由法兰的公称压力和公称 直径唯一确定的。
公称压力 PN
工作温度／℃
法兰材料 Q235-A、B Q235-C 20R 16MnR 20 16Mn 20MnMo Q235-A、B Q235-C 20R 16MnR 20 16Mn 20MnMo －20～200 0.16 0.18 0.19 0.25 0.19 0.26 0.27 0.40 0.44 0.45 0.60 0.45 0.61 0.65 250 0.15 0.17 0.17 0.24 0.17 0.24 0.27 0.36 0.40 0.40 0.57 0.40 0.59 0.64 300 0.14 0.15 0.15 0.21 0.15 0.22 0.26 0.33 0.37 0.36 0.51 0.36 0.53 0.63 350 0.13 0.14 0.14 0.20 0.14 0.21 0.25 0.30 0.33 0.34 0.49 0.34 0.50 0.60
A型——用于榫槽密封面； B型——用于凹凸密封面； C型——用于平面密封面； D型——用于平面密封面。
垫片
标准号 公称压力，MPa 公称直径，mm 填充带代号 钢带代号 垫片的结构型式代号
金属包垫片（JB/T 4706－2000）
由石棉橡胶板作内芯，外包厚度为0.2～0.5mm的薄金属板构成，金属板的 材料可以是铝、铜及其合金，也可以采用不锈钢或优质碳钢。
有商品级和专用级两种。商品级采用的是六角头螺栓和六角螺母，如M10、 M12、M16、M20、M24、M27等。专用级有双头螺柱B级（HG20613）和 全螺纹螺柱B级（HG20613）。
4 设备的支座
4.1 卧式容器支座
（1）螺栓预紧力
预紧力必须使垫片压紧并实现初始密封条件；同时预紧力也不能 太大，否则将会使垫片被压坏或挤出。提高螺栓预紧力，可以增加垫 片的密封能力。采取减小螺栓直径，增加螺栓个数的办法对密封是有 利的。
（2）压紧面（密封面）
压紧面直接与垫片接触，它既传递螺栓力使垫片变形，同时也 是垫片变形的表面约束。
2 筒体与封头
2.1 筒体
筒体一般由钢板卷制而成，其公称直径等于内径；直径较小时可选用 无缝钢管。设计时筒体的公称直径必须符合国家标准，否则就没有标准的 封头与之相配。
2.2 封头 JB/T 4746-2002
椭圆形封头： DN=Di，曲面高度＝Di/4 ， 直边高度可有多个数值，主要由 封头的公称直径和厚度同时决定。 蝶形封头： 折边锥形封头： 球冠型封头：
3.5 管法兰
现行的管法兰标准有两个：
HG20592～20614-97 HG20616～20635-97
依据ISO7005-I-1992
管法兰的尺寸
由两个参数公称压力PN和公称直径DN确定。PN和DN的确定方法与容器 法兰相似。但对同样PN、DN的管法兰，当使用不同材料制造时，法兰 允许承受的最高无冲击压力是不一样的，在确定了法兰材料及工作温度 后，应该根据容器的设计压力不得高于设计温度下法兰允许承受的最高 无冲击压力的原则，查相关表确定法兰的公称压力等级。然后再由PN和 DN，从相应的尺寸表中查得法兰的具体尺寸。
甲型平焊法兰
具有平密封面和凹 凸密封面，工作温 度介于-20～300 ℃，公称压力为 0.25～1.6MPa。
乙型平焊法兰
工作温度高于-20～350 ℃， 公称压力为0.25～4.0MPa。 它与甲型平焊法兰的主要区 别是：法兰本身具有一个厚 度为δt的短节，因此与筒体 直接连接的不是法兰盘而是 这个短节。短节的存在使筒 体免受法兰变形带来的附加 弯矩，而且由于短节的厚度 δt规定有最小值，这一厚度 往往大于容器壁厚从而使法 兰的刚度增大。
垫片
标准号(JB/T 4704-2000) 公称压力，MPa 公称直径，mm
缠绕式垫片（JB/T 4705－2000）
用0Cr13 ， 0Cr18Ni9或 08F等钢带与石棉、柔性石墨或聚四氟乙烯等填充带 相间缠卷而成。为防止松散，把金属带的始端及末端焊牢。为了增大垫片的 弹性和回弹性，金属带与非金属填充带均轧制成波形。
垫片 标准号(JB/T 4706-2000) 公称压力，MPa 公称直径，mm 金属板材代号
（5）压力容器法兰用螺栓与螺母
• 压力容器法兰用螺栓有A型（中间无螺纹部分不车细的 螺栓）和B型（中段无螺纹部分的直径车细至等于螺纹 内径，目的是减小热应力，主要用于温度较高的场 合。） • 螺柱材料有Q235-A、35、40MnB、40MnVB、40Cr、 35CrMoA、25Cr2MoVA等，可查相关的国家标准。 如：螺柱 M24×160-A JB/T4707-2000
密封垫片
共有七种垫片：非金属垫片（HG 20606-97）、聚四氟乙烯包覆垫（HG 20607-97）、柔性石墨复合垫（HG 20608-97）、金属包覆垫（HG 2060997）、金属缠绕垫（HG 20610-97）、齿形组合垫（HG 20611-97）、金属 环垫（HG 20612-97）。
紧固件
•
压力容器法兰的最大允许工作压力
如果实际使用的法兰材料是16MnR、工作温度200℃，则在法兰尺 寸表中按某一公称压力查得的法兰，它的允许最大工作压力将等于 该法兰的设计压力（即法兰的公称压力）。如果法兰材料不是16 MnR，操作温度不为200℃，则其最大允许工作压力可由表查得。
甲、乙型法兰的最大允许工作压力／MPa
3.2 法兰的结构与种类
（1）按与设备的联结方式
焊接法兰
松套法兰
螺纹法兰
（2）按法兰的密封面形式
平面型——压力不高、介质无毒；
凹凸面型——压力稍高、介质易燃、 易爆和有毒；
榫槽型——压力较高、介质剧毒； 环密封面——用于温度和压力波动、 介质渗透大的场合。
（3）按法兰端面形状分类
3.3 影响法兰密封的因素
3 法兰联接
法兰联接的特点
（1）密封可靠；
（2）强度足够； （3）适用面广；
（4）可拆结构；
（5）经济合理。
3.1 法兰的工作原理
（1） 密封原理
法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于法兰压紧面之间的垫圈 压紧，使垫圈变形，把法兰密封表面上的凹凸不平处填满，这样 就达到了密封的要求。 当设备或管道工作时，螺栓受到拉力的作用，使法兰密封面 沿着彼此分离的方向移动，并降低了密封面与垫片间的压紧力， 当这一压紧力降低到某一临界值以下时，介质将会泄漏，密封会 失效。
（3）垫片性能
垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力是形成密封的必要 条件。适合制作垫片的材料一般应耐腐蚀、不污染操作介质；具有良好的变形能 力和回弹能力；要有一定的机械强度和适当的柔软性；在工作温度下不易变质硬 化或软化。 法兰密封垫片的选择要有全面观点，要考虑操作介质的性质、操作压力和温 度，以及需要密封的程度；亦要考虑垫片的性能、压紧面的形式、螺栓力的大小 以及装卸要求等。 最常用的垫片可分为非金属、金属以及非金属与金属混合制的垫片。 非金属的垫片材料有石棉板、橡胶板、石棉－胶板及合成树脂（塑料），这 些材料优点是柔软和耐腐蚀。耐温度和压力的性能较金属垫片差，通常只普遍用 于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。 金属－非金属混合制垫片有金属包垫片和缠绕垫片等，前者是用石棉橡胶垫 片外包以金属薄片；后者是薄低碳钢带与石棉一起绕制而成。它们较单纯的非金 属垫片有较好的性能，适用的温度和压力范围较高一些。 金属垫片材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。常用的是软铝、铜、软 钢、蒙耐尔合金钢和18-8不锈钢。金属垫片主要用于中、高温和中、高压的法兰 联接密封。
（2）ห้องสมุดไป่ตู้兰受力分析
（a）预紧时法兰在螺栓预紧力T1 和垫片反作用力N1的作用下处 于平衡，但T1和N1构成力偶作 用在法兰上。 （b）工作时法兰上所受的外力多了一个由容器内压形成的轴向力Q。这 时的螺栓力T2正好用来平衡轴向力Q和垫片反力N2，此时作用在法兰 上的外力矩可以用一个由T2和Q+N2组成的力偶来代替。 增加法兰的厚度及与法兰盘 联接处器壁的壁厚，减小螺 栓力作用的力臂（即缩小螺 栓中心圆直径），都能提高 法兰的抗弯刚度；对带颈的 法兰来说，增加颈的厚度对 提高法兰强度，会有比增加 法兰盘厚度有更好的效果。
示例1 公称压力1.6MPa、公称直径800mm的衬环榫槽密封 面乙型平焊法兰的榫面法兰。 标记：法兰C-T 800-1.60 JB/T 4702—2000，并在图样明 细表备注中注明 δ1=18.
（4）压力容器法兰用密封垫片
非金属软垫片（JB/T 4704－2000） 非金属软垫片指的是耐油石棉橡胶板（GB/T 539－ 1995）和石棉橡胶板（GB/T 3985－1995），前者使用 温度≤200℃，后者使用温度≤350℃。用于平面密封 面与凹凸密封面。