1 第14章 压力容器上的标准件与附件 第一节 法兰连接（flange） u压力容器的法兰连接 ； u管法兰连接。 2 （1）法兰连接的密封原理 3 18 （2）压紧面的选择 要求：有良好的密封性能，加工容 易，装配方便，成本低。压紧面形式（图49）： 图49 法兰密封面形式 （1）平行压紧面： （a） （b）； （2） 凹凸形压紧面： （c）； （3）榫槽压紧面： （d）； （4）锥形压紧面： （e）； （5）梯形压紧面： （f）。 4 19 （一）平行密封面 压紧面是光滑的，（b ）形式有三角形断面的沟 槽。适用于公称压力 P2.5Mpa，广泛应用于 P0.6Mpa, 压紧面的宽 度：压力容器法兰：20 60mm，管法兰：10 20mm。 5 20 (二)凹凸型压紧面 在凹型面内放置垫 片，其优点是便于对 中，能够防止软质垫 片的挤出，而且比平 行面窄，容易压紧。 最大DN=3000mm, PN6.4 Mpa 6 （三）榫槽压紧面 榫槽法兰由一个榫面和 一个槽面组成，垫片放 在槽内，由于压紧面积 小，垫片又受到槽的阻 挡，不会从周边挤出， 容易获得较好的密封效 果。 u主要用于： 易燃，易 爆，有毒介质的场合， 当PN=20Mpa, 可用到 DN=800 mm 7 21 (四)锥形压紧面（e） 属于线接触的弹性密封 。当拧紧螺栓时，金属 透镜垫与圆锥面接触形 成一条很窄的弹性线； 因此，施加不大的螺栓 力就会产生很好的密封 效果。通常用于高压管 件密封，PN=100Mpa或 更高。 8 22 (五)梯形压紧面 利用槽的内外锥面与垫片 接触而形成密封，槽底不 起密封作用。压紧面与槽 中心成成30角。若采用椭 圆形或八角形截面的金属 垫配用时，亦为线接触弹 性密封，有一定径向自紧 作用。这种密封适用于高 压容器及高压管等的密封 ，P=770Mpa 9 （3）法兰连接受力分析 10 11 u例如：分离松节油和蒎烯的分离塔，真 空操作，700mmHg，平型压紧面，由于刚 度不足使法兰翘曲造成密封失效。 12 法兰连接是工业生产中广泛使用的连接方法 。当前，国内外均已将法兰标准化。 我国实施的法兰标准： JB47012000 甲型平焊法兰； JB47022000 乙型平焊法兰； JB47032000 长颈对焊法兰； JB/T8494 凹凸面对焊环板式松套钢制法兰； JB/T8594 翻边板式松套钢制法兰。 法 兰 标 准 13 u法兰标准中所含内容: 法 兰 标 准 14 公称直径DN 1.管道法兰：其公称直径与相配的管子直径相一 致。管子的公称直径不是管子的内径或外径， 是与管子内径相近的一个圆整数值。 例如：DN100，具体尺寸为：1083.5， 1084，1084.5，（摘：GB816387，热 轧钢管） DN100，(4 inch) 1144， （摘：GB309182，GB309282，水、煤气 输送钢管） 2.化工容器及设备法兰：其公称直径为设备内径 DN 3004000mm 小直径设备常用无缝钢管制造。 15 公称压力PN 法兰标准中所列的能够承受的公称压力PN，是 以法兰材质为16MnR时计算而得，操作温度为： 200。GB15098钢制压力容器规定中明确规定： 选用的优于16MnR的钢材，不允许用于比规定压力 的再高压力。例如：选用PN5.0MPa，DN100，榫 槽面对焊管法兰。 当选材为：15MnR t=200 180MPa 16MnR t=200 173MPa 不允许提高压力。例如：P=5.1MPa等。 当使用低于16MnR的材料。例如：Q235A， 其允许的最高工作压力则必须低于公称压力。 16 法兰类型 u甲型平焊法兰 17 乙型平焊法兰 18 长颈对焊法兰 19 三、标准法兰尺寸分析 u1.连接尺寸： u法兰外径D u螺栓中心圆直径D1 u螺栓孔直径 d u螺栓孔数 n u2.压紧面尺寸： u压紧面宽度 u榫槽宽度等 u由密封设计给定 在利用法兰尺寸系列表确定法兰的尺寸时，只需要知道 法兰的公称直径和公称压力，二者一旦确定，则尺寸就 是唯一的，而和实际的温度以及材料是没有关系的。 20 21 22 23 24 13.1.2管法兰连接 25 （2）管法兰的密封面型式 26 （3）管法兰的标记方法 27 23 二垫片材料类型及选择 1.选用垫片的原则：(1)耐腐蚀，不污染介质；（2）具有 良好的变形能力和回弹能力；（3）有一定的机械强度和 适当的柔软性；（4）在工作温度下不变形和软化。 2.常用垫片的断面形状 图410 常用垫片的断面形状 28 第二节 检查孔 为了检查压力容器在使用过程中 是否产生裂纹、变形、腐蚀，以 及安装拆卸设备的内部装置，压 力容器均应开检查孔。包括：人 孔、手孔和螺纹管塞孔。 29 容器上开设人孔、手孔的规定： 30 回转盖人孔 从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖所处的位置，将人孔分 为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔。 31 垂直吊盖人孔 32 水平吊盖人孔 33 第三节 容器支座 设置容器支座的作用： 支承容器的设备重量， 固定设备于工艺设计位置， 支承操作引起的振动， 承受地震载荷和风载荷。 容器支座类型： 立式容器支座， 卧式容器支座， 球形容器支座。 34 （1）卧式容器支座 35 一、卧式容器支座类型 图 卧式容器支座 卧式容器的支座 有鞍座、圈座和 支腿。小型的设 备采用支腿，而 因为自身的重量 可能造成严重挠 曲的薄壁容器可 采用圈座。 36 鞍座有焊制和弯制 37 鞍座有焊制和弯制 38 二、鞍座的放置位置 支座位置的确定原则：当容器放置于鞍座上，鞍座 的约束反力将几种作用于容器的局部器壁上，引起 复杂而且相当大的局部应力。 1、鞍座中心线至圆筒体端部的距离A小0.2L。 其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)， A为鞍座中心线至圆筒体端部的距离。 2、当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强 刚性的作用。因此，在满足A0.2L时，尽量使 A0.5Ri(Ri为筒体内半径)。 39 三、鞍座的选择搭配 卧式容器由于温度 和载荷变化等原因使容 器产生了轴向移动，如 果支座都是固定式的， 由于自由伸缩受阻使容 器器壁中可能引起过大 的附加应力，所以双鞍 座式中的一个鞍座为固 定支座，另一个为活动 支座。 40 四、筒体的应力计算与校核 对于卧式容器除了考虑由操作压力引起的薄膜 应力外，还要考虑容器质量导致筒体横截面上 的纵向弯矩和剪力。跨中截面和支座截面是容 器可能发生失效的危险截面。为此必须进行强 度或稳定性校核。 41 五、鞍座的包角选择 增大鞍座的包角可以使筒体中的应力降低， 但使鞍座变得笨重，过分的减小 包角，使容器容易从鞍座上倾 倒，所以一般=120150度。 鞍座宽度b的大小，一边决定于 设备给与支座的载荷大小，另 一边要考虑支座处筒体内周向 应力不超过允许值。 42 43 立式设备支座 （1）悬挂式支座 主要有底板、筋板和垫板组成，广泛 应用于反应釜和立式换热器上，优点是简单、轻便，但 易产生较大的局部应力，如图示 。悬挂式支座标准分为 A型和B型两个类型。 图 悬挂式支座 44 45 46 （2）支承式支座 用钢板焊制的支承式支脚和支座，或者是钢管做成 如图示。 图4-3-14 支承式支脚 图4-3-15 支承式支座 a.荷重4t 47 （3）圆筒形裙座 图4-3-16 圆筒形裙座 48 3 球形容器支座 （1）柱式支座： 赤道正切柱式支座， （a） V型支座， （b） 三柱汇一型支座， （c） 图4-3-18 球形容器支座 49 50 （2）裙式支座 裙式支座，图， 半埋式支座，图， 高架式支座，图。 图 裙式支座 图 半埋式支座 图高架式支座