法兰连接.ppt
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1、法兰连接,法兰联接(flange,joint):由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。法兰联接是一种可拆联接。 原理:垫片放在两法兰密封面之间,拧紧螺母后,垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形,并填满密封面上凹凸不平处,使联接严密不漏。 性能:较好的强度和密封性,结构简单,成本低廉,可多次重复拆卸,应用较广 。 失效形式:主要表现为泄漏,泄漏量控制在工艺和环境允许的范围内。,一、法兰的分类,按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。 按结构型式分,有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。 这里重点介绍整体法兰,常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。,左上一图为连接塔节与塔节的容器法兰 左上二图为连接接
2、管的管法兰 右下一图为连接封头与筒体、管箱与筒体的容器法兰 右下二图为管法兰,平焊法兰:通过角焊缝直接与设备或管道焊接的一种法兰。其结构简单,加工方便。 (1)、用在容器上又分甲型平焊法兰和乙型平焊法兰。甲型平焊法兰直接与容器焊接,其解焊缝尺寸较小或不开坡口焊接,不能保证法兰与容器同时受力;乙型平焊法兰附有一段较厚的短节,法兰与短节的焊接质量可靠,能保证法兰与容器同时受力。平焊法兰广泛用于中、低压容器和管道的连接。 对焊法兰又称高颈法兰刚性较大,适用于压力温度较高的场合,图(f)为甲型平焊法兰 图(g)为乙型平焊法兰 图(e)为法兰,(2)、用在接管上又有板式平焊法兰、带颈平焊法兰和带颈对焊法
3、兰三种类型。,板式平焊法兰:由于法兰直接与钢管焊接,法兰盘在操作时受力状态差,易发生形变。适用于低压场合。 带颈平焊法兰:由于增加了一厚壁的短节法兰颈,因此增加了法兰的刚度,大大减小了法兰变形。适用于中、低压场合。 带颈对焊法兰:其颈更长,又称高颈法兰,与管子之间采用的是对焊连接,受焊接时产生的应力集中小,能承受较高的压力。,板式平焊钢制法兰,带颈平焊法兰,带颈对焊法兰,左上一图为法兰端盖 右下一图为管板法兰 右下二图为平板法兰,(3) 、其它形式的法兰连接,法兰连接的密封,一、密封机理 泄漏途径:渗透泄漏、界面泄漏 渗透泄漏:通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏,除了受介质压力、温度、粘度、分子
4、结构等流体状态性质影响外,主要与垫片的结构与材料性质有关。 界面泄漏:沿着垫片与压紧面之间的泄漏,泄漏量大小主要与界面间隙尺寸有关。加工时压紧面上凹凸不平的间隙及压紧力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。“界面泄漏”是密封失效的主要途径。,二、法兰密封面的形式,法兰的密封面主要根据工艺条件、密封口径以及垫片等进行选择。 (1)、容器法兰的形式有:平面型、凹凸面、榫槽面等其中以凹凸面、榫槽面最为常用。 (2)、管法兰的形式有:全平面、突面、凹凸面、榫槽面和连环接面五种。前四种为常用的密封面。,平面型密封面:是在平面上加工出几道浅槽,其结构简单但垫圈没有固定,不易压紧。适用于压力不高、介质无毒的场合
5、; 凹凸密封面:是相配合的凹形和凸形密封面。安装时便于对中,还能防止垫片被挤出。但垫片宽度较大,须较大压紧力。适用于压力稍高的场合,榫槽密封面:是具有相配合的榫面和槽面的密封面,垫片较窄,放在槽内,由于受槽的阻挡,不会被挤出。很少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易对中。垫片受力均匀,故密封可靠。适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的重要密封。但更换垫片困难,法兰造价较高。,非金属垫片:,橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。 柔软 耐温度和压力性能较金属垫片差。 只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。,金属与非金属混合制垫片:,金属包垫片及缠绕垫片等。 金属包垫片用薄金属板(镀锌薄钢板、0Cr18Ni
6、9等)将非金属包起来; 金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕制而成。不带定位圈和带定位圈。,金属包垫片及缠绕垫片较单纯的金属垫片有较好的性能,适应的温度与压力范围较高一些。,金属垫片:,材料一般并不要求强度高,而是要求软韧。 常用是软铝、紫铜、铁(软钢)、蒙耐尔合金(含Ni67,Cu30,Cr45)钢等。 主要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。,垫片材料的选择:,根据温度、压力以及介质腐蚀决定,同时考虑密封面形式、螺栓力的大小以及装卸要求等。 查表10-15, 压力容器法兰标准,四、法兰标准及选用,石油、化工上用的法兰标准有两类, 一类是压力容器法兰标准 一类是管法兰标准,1
7、平焊法兰:,2对焊法兰,长颈对焊法兰有厚度更大的颈,刚性大。 更高压力范围(PN 0.6MPa6.4MPa)和直径范围(DN300mm2000mm),适用温度范围为-20450。,乙型平焊法兰中DN 2000mm以下规格包括在长颈对焊法兰的规定范围之内。两者联接尺寸和法兰厚度一样。DN2000mm以下的乙型平焊法兰可用轧制长颈对焊法兰代替,以降低成本。,平焊与对焊法兰都有带衬环的与不带衬环的两种。 当设备是由不锈钢制作时,采用碳钢法兰加不锈钢衬环,可以节省不锈钢。,3、公称直径与公称压力,根据公称直径与公称压力由法兰标准确定法兰尺寸 压力容器法兰公称直径同压力容器 例如DN 1000mm的压力
8、容器,应当配用DN 1000mm的压力容器法兰。,法兰公称压力:,与最大操作压力、操作温度以及材料有关。 定义:以16MnR在200时的机械性能为基准确定法兰尺寸,在200时,它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的公称压力。 公称压力PNO.6MPa法兰,用16MnR制造的,在200时,最大允许操作压力0.6MPa。 高于200的最大操作压力将低于它的公称压力0.6MPa。 低于200仍按200确定其最高工作压力。,材料改为Q235-A,机械性能比16MnR差,公称压力PN0.6MPa的法兰,200操作,最大允许操作压力也低于公称压力。 材料由16MnR改为15MnVR,机械性能优于16
9、MnR,公称压力PN0.6MPa的法兰,在200操作时,最大允许操作压力将高于它的公称压力。 只要法兰的公称直径、公称压力确定了,法兰的尺寸也就确定了。,最大允许工作压力的确定:,为操作温度300,设计压力0.6MPa的容器选配法兰。 材料15MnVR按公称压力0.6MPa查取。 材料20R按公称压力1.0MPa查取尺寸。,课堂作业:, 管法兰标准,同样公称直径的容器法兰和管法兰的尺寸不相同,不能互相代用。 管法兰的型式除平焊、对焊法兰外,还有铸钢法兰、铸铁法兰、活套法兰、螺纹法兰等。 管法兰标准查选方法、步骤与压力容器法兰同。,GB9119.7-88外,常用标准还有:化工部标准HG20592
10、HG20602-97;中石化标准SH3406-96等。其中化工部标准中分为欧洲体系、美洲体系等,我国常用的为欧洲体系。,例11-1:塔身与封头的法兰。塔内径1000mm,操作温度280,设计压力0.2MPa。Q235-A。,根据操作温度、设计压力和所用材料,应按公称压力为0.6MPa查选尺寸。 压力不高,直径不大,表11-2用甲型平焊法兰、平面密封面,垫片用石棉橡胶板。 法兰的各部尺寸从附录表9中查, 联接螺栓材料Q235-A,M20共36个。,思考题:,1.法兰垫片密封的原理是什么?影响密封的因素有哪些? 2.法兰的型式有哪些?各有什么特点? 3.法兰密封面型式有哪些?各适用什么场合? 4.
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