压力容器零部件之法兰

筒体受压处可能出现何种破坏形式？方向如何？
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3).筒体的轴向应力计算
• 在跨距中点：载荷——介质压力，弯矩。
pc Rm 1 2S e
膜应力 弯曲应力
M1 R2 m Se
“—”上部为负，“+”下部为正。 •在支座处：当A≤Rm/2时，封头有支撑作用，保持 筒体的圆形，保证了局部刚度。
法兰连接结构（外观）
1
法兰连接结构（剖开看）
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2.法兰密封原理
法兰密封面泄漏的原因： ●密封垫表面与法兰密封面之间有空隙,或截面内有毛 细管——泄漏通道。 ●密封面两侧介质有压差——推动力。
从法兰密封连接过程看其密封原理：
（1）安装过程——拧紧螺栓,垫片被压紧（垫内毛细 管被切断；消除了与法兰密封面之间的空隙）。
基准：以16MnR在 200℃时的力学性能为基准确定法兰尺 寸系列。
即基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该法兰的 公称压力。
法兰公称压力的确定：
公称压力 PN 法兰材质 Q235-A 16MnR 最大允许工作压力 (MPa) -20~200℃ 0.4 0.6 300℃ 0.33 0.51 350℃ 0.30 0.49
螺栓M20 ,36个
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4.确定密封面形式及垫片。 查表6-1，确定采用平形密封面，垫片采用耐油橡胶 石棉垫。垫片尺寸由相应标准确定。表6-3 给出参考 宽度值：20mm。 5.确定螺栓螺帽材质。由相应标准查得。表6-6给出 参考值：螺栓螺母均为Q235-A。 6.绘草图。
螺栓M20 ,36个
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注：« 压力容器安全技术监察规程» 推荐1）。
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HG20592-97 管法兰类型：
a.板式平焊 b.带颈对焊法兰
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c.带颈平焊
d.承插焊
e.平焊环松套板式
f.翻边松套板式
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g.螺纹法兰
h.法兰盖
椭圆形法兰 方法兰
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例题为一台精流塔配一对连接塔身与封头的法兰。 塔的内径为1000mm,操作温度为280º ，设计压力 为0.2MPa。塔体材质为Q235-B。介质无腐蚀性 及其他危害。
垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。
当垫片密封比压达到某一值时，便具备了初始密封条 件，此时的比压称为预紧密封比压。
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（2）工作条件下——介质压力和温度均升高。
——螺栓被拉伸，法兰变形，法兰密 封面相对有分离趋势。致使垫片比 压下降。 ——垫片回弹，补偿或部分补偿了法 兰分离的位移。 此时的残余比压若不小于某一值（称 为工作密封比压），仍可保持良好 密封状态。否则，将发生泄漏。
pc Rm M2 2 2 2Se K1 R m Se
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压力容器法兰的选用
确定法兰连接尺寸的基本参数： ——公称压力（PN）和公称直径（DN)。 ①.公称直径的确定： ◎管法兰—与相联接管子的公称直径相同； ◎压力容器法兰— · 板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相同； · 无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公称直径 相同。
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②.公称压力的确定：456.1.2.法兰分类
1.整体法兰——法兰与设备或管道不可拆卸。 1）平焊法兰——板式平焊法兰，带颈平焊法兰
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2.松套法兰
平焊环松套板式
翻边松套板式
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3.螺纹法兰 ——法兰与设备或管道之间以螺纹连接。
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6.1.3 影响法兰密封的因素 因素1.螺栓预紧力—— • 大小合适。 • 垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量 (四的倍数）。 • 对称拧紧的方法。
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因素4.法兰的刚度
——法兰在外力作用下抵抗变形的能力。
刚度小——受力後变形大，垫片受力不均，易泄漏。
法兰受力：
思考：法兰将如何变形？
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法兰变形1:
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法兰变形2
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—增加法兰厚度； —减小螺栓力与垫片力作用点间距离； —增大法兰盘外径； —螺栓数量要足够。
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因素五.操作条件
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因素2.法兰密封面形式
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因素3. 垫片性能
• 垫片密封面的塑性变形能力 ——实现初始密封； • 垫片材料及结构的回弹能力 ——提高工作状态下的残余密封比压。 • 耐腐蚀能力。 • 力学性能，尤其抗高温蠕变能力。 • 工作温度下的变质硬化或软化性。
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垫片类型：
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6.2 容器支座
作用：支撑容器的重量；固定位置。 6.2.1 卧式容器支座 种类：
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1).支座反力计算 每一支座的反力：F=mg/2 式中 mg——设备总重。 2).筒体轴向弯矩哪里较大？
◎支座处(2-2截面） 弯矩为负，横截面的 上部受拉，下部受压 ◎两支座中间处（1-1 截面）： 弯矩为正——横截 面上部受压，下部受 拉。
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压力容器法兰设计步骤：
（1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确 定PN； （3）由PN,DN确定法兰形式及连接尺寸、螺栓尺寸 及数量。 （4）根据介质工作温度、工作压力确定密封面及垫 片类型； （5）确定螺栓、螺帽材质； （6）绘制草图。
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2.管法兰 管法兰标准：
1）HG20592~20635——97 « 钢制管法兰、垫片、紧固件» 2）GB9112~9123 « 钢制管法兰»
0.6
15MnVR
0.65
0.63
0.6 28
③ 确定压力容器法兰PN —JB4700-92(见书P156,P329)
（1）.压力容器法兰材质为20R，300 ℃ 时设计压力为1.0MPa。其公称压力应该为多 少？ （2）管法兰材质为Q235-A,选用 PN=0.6MPa，问300℃时能否承受0.4MPa的工 作压力？
解：1.确定DN DN=1000mm（板卷筒体）。 2.确定PN 法兰材质也采用Q235-BR,根据 操作温度（ 280°C）及设计压力（0.2MPa)，查 温度/压力表（JB4700-92),得PN=0.6(MPa)。 3.由DN和PN，查尺寸标准JB4701-92,确定 连接尺寸及螺栓的规格数量。
• 压力高—介质泄漏的推动力大。
• 温度高
—介质的粘度低，渗透性强，容易泄漏； —介质的腐蚀性能增强； —法兰、螺栓及垫片易发生蠕变，垫片比压下降； — 非金属垫片易发生老化，丧失塑性。
· 温度压力联合作用，并且反复波动，垫片容易发生
“疲劳” 失效。
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6.1.4 法兰标准
1.压力容器法兰标准
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