法兰连接PPT课件.ppt
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1、法兰连接法兰连接v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。v原理原理: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。v失效形式失效形式: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v按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。v按结构型式分,有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。v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
2、上一图为连接塔节与塔节的容器法兰左上二图为连接接管的管法兰左上二图为连接接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右下二图为管法兰平焊法兰: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
3、较高的场合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v图(图(f f)为甲型平焊法兰)为甲型平焊法兰v图(图(g g)为乙型平焊法兰)为乙型平焊法兰v图(图(e e)为法兰)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兰三种类型。v板式平焊法兰板式平焊法兰: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。v带颈平焊法兰带颈平焊法兰: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。v带颈对焊法兰带颈对焊法兰: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
4、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v一、密封机理一、密封机理v泄漏途径:渗透泄漏、界面泄漏渗透泄漏渗透泄漏: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。v界面泄漏界面泄漏: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 v法兰的密封面主要根据工艺条件、密封口径以及垫
5、片等进行选择。v v(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。v(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。vv平面型密封面: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;v凹凸密封面: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
6、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。非金属垫非金属垫片:片:橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。柔软柔软耐温度和压力性能较金属垫片差。耐温度和压力性能较金属垫片差。只适用于常、中温和中、低压设备和管道的只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。法兰密封。金属与非金属混合金属与非金属混合制垫片:制垫片:金属包垫片金属包垫片及及缠绕垫片缠绕垫片等等。金属包垫片用薄金属板(镀锌薄钢板、金属包垫片用薄金属板(镀锌薄钢板、0Cr18Ni90Cr18Ni9等)将非金属包起来;等)将非金属包起来;金属缠绕垫片是薄低碳
7、钢带金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带或合金钢带)与与石棉带一起绕制而成。不带定位圈和带定位石棉带一起绕制而成。不带定位圈和带定位圈。圈。金属包垫片及缠绕垫片较单纯的金属垫片有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较好的性能,适应的温度与压力范围较高一些。些。金属垫片:金属垫片:材料一般并不要求强度高,而是要求软韧。材料一般并不要求强度高,而是要求软韧。常用是软铝、紫铜、铁常用是软铝、紫铜、铁(软钢软钢)、蒙耐尔合、蒙耐尔合金金(含含Ni67Ni67,Cu30Cu30,Cr4Cr45 5)钢等。钢等。主要用于中、高温和中、高压法兰联接密主要用于中、高温和
8、中、高压法兰联接密封。封。垫片材料的选择:垫片材料的选择:根据温度、压力以及介质腐蚀决定,同时考根据温度、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虑密封面形式、螺栓力的大小以及装卸要求等。等。查表查表10-1510-15 压力容器法兰标准压力容器法兰标准 四、法兰标准及选用四、法兰标准及选用石油、化工上用的法兰标准有两类,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压力容器法兰标准一类是管法兰标准一类是管法兰标准1 1平焊法兰:平焊法兰:2 2对焊法兰对焊法兰 长颈对焊法兰有厚度更大的颈长颈对焊法兰有厚度更大的颈,刚性大。刚性大。更高压力范围更高压力范
9、围(PN PN 0.6MPa0.6MPa6.4MPa)6.4MPa)和直径和直径范围范围(DNDN300mm300mm2000mm)2000mm),适用温度范围为适用温度范围为-2020450450。乙型平焊法兰中乙型平焊法兰中DN DN 2000mm2000mm以下规格包括在长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。和法兰厚度一样。DNDN2000mm2000mm以下的乙型平焊以下的乙型平焊法兰可用轧制长颈对焊法兰代替,以降低成法兰可用轧制长颈对焊法兰代替,以降低成本。本。平焊与对焊法兰都有带平焊与对焊法兰都有带衬环的与不带
10、衬环的两衬环的与不带衬环的两种。种。当设备是由不锈钢制作当设备是由不锈钢制作时,采用碳钢法兰加不时,采用碳钢法兰加不锈钢衬环,可以节省不锈钢衬环,可以节省不锈钢。锈钢。3 3、公称直径与公称压力、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根据公称直径与公称压力由法兰标准确定法兰尺寸兰尺寸压力容器法兰公称直径同压力容器压力容器法兰公称直径同压力容器例如例如DN DN 1000mm1000mm的压力容器,应当配用的压力容器,应当配用DN DN 1000mm1000mm的压力容器法兰。的压力容器法兰。法兰公称压力:法兰公称压力:与最大操作压力、操作温度以及材料有关。与最大操作压力、操作
11、温度以及材料有关。定义:定义:以以16MnR16MnR在在200200时的机械性能为基准确定法兰尺寸,时的机械性能为基准确定法兰尺寸,在在200200时,它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸时,它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的法兰的公称压力公称压力。公称压力公称压力PNPNO.6MPaO.6MPa法兰,用法兰,用16MnR16MnR制造的,在制造的,在200200时,最时,最大允许操作压力大允许操作压力0.6MPa0.6MPa。高于高于200200的最大操作压力将低于它的公称压力的最大操作压力将低于它的公称压力0.6MPa0.6MPa。低于低于200200仍按仍按200200确定
12、其最高工作压力。确定其最高工作压力。材料改为材料改为Q235-AQ235-A,机械性能比机械性能比16MnR16MnR差,公称压力差,公称压力PNPN0.6MPa0.6MPa的法兰,的法兰,200200操作,最大允许操作压力也低于公称压力。操作,最大允许操作压力也低于公称压力。材料由材料由16MnR16MnR改为改为15MnVR15MnVR,机械性能优于机械性能优于16MnR16MnR,公称压力公称压力PNPN0.6MPa0.6MPa的法兰,在的法兰,在200200操作时,最大允许操作压力将高操作时,最大允许操作压力将高于它的公称压力。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
13、尺寸也就确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。定了。最大允许工作压力的确定:最大允许工作压力的确定:为操作温度为操作温度300300,设计压力,设计压力0.6MPa0.6MPa的容器选配法兰。的容器选配法兰。材料材料15MnVR15MnVR按公称压力按公称压力0.6MPa0.6MPa查取。查取。材料材料20R20R按公称压力按公称压力1.0MPa1.0MPa查取尺寸。查取尺寸。课堂作业:课堂作业:管法兰标准管法兰标准v同样公称直径的容器法兰和管法兰的尺寸不相同,不能互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。相代用。v管法兰的型式除平焊、对焊法兰外,还有铸
14、钢法兰、铸铁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。法兰、活套法兰、螺纹法兰等。v管法兰标准查选方法、步骤与压力容器法兰同。管法兰标准查选方法、步骤与压力容器法兰同。GB9119.7-88GB9119.7-88外,常用标准还有:化工部标准外,常用标准还有:化工部标准HG20592HG20592HG20602-97HG20602-97;中石化标准中石化标准SH3406-96SH3406-96等。其中化工部标准中分等。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。为欧洲体系、美洲体系等,我国常用的为欧洲体系。例例11-111-1:塔身与封头的
15、法兰。塔内径:塔身与封头的法兰。塔内径1000mm1000mm,操作温度操作温度280280,设计压力,设计压力0.2MPa0.2MPa。Q235-AQ235-A。根据操作温度、设计压力和所用材料,应按公称压力为根据操作温度、设计压力和所用材料,应按公称压力为0.6MPa0.6MPa查选尺寸。查选尺寸。压力不高,直径不大,压力不高,直径不大,表表11-211-2用甲型平焊法兰、平面密封面,用甲型平焊法兰、平面密封面,垫片用石棉橡胶板。垫片用石棉橡胶板。法兰的各部尺寸从附录表法兰的各部尺寸从附录表9 9中查,中查,联接螺栓材料联接螺栓材料Q235-AQ235-A,M20M20共共3636个。个。
16、思考题:思考题:1.1.法兰垫片密封的原理是什么?影响密封法兰垫片密封的原理是什么?影响密封的因素有哪些?的因素有哪些?2.2.法兰的型式有哪些?各有什么特点?法兰的型式有哪些?各有什么特点?3.3.法兰密封面型式有哪些?各适用什么场法兰密封面型式有哪些?各适用什么场合?合?4.4.常用的垫片材料有哪些?常用的垫片材料有哪些?概述概述:容器支座:容器支座:支承容器重量、固定容器位置并使容支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持稳定。器在操作中保持稳定。结构型式由容器自身的型式决定,分:结构型式由容器自身的型式决定,分:卧式容器支座卧式容器支座立式容器支座立式容器支座球形容器支座球形容器支
17、座第二节第二节 容器支座容器支座 鞍式支座鞍式支座 应用最广泛的卧式容器支座。应用最广泛的卧式容器支座。已有标准已有标准JB/T4712-92 JB/T4712-92 鞍式支座鞍式支座,根据容器公称,根据容器公称直径和重量选用。直径和重量选用。由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。在与设由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。在与设备连接处,有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。备连接处,有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。一、卧式容器的支座一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种:卧式容器的支座有三种:鞍座、圈座、支腿鞍座、圈座、支腿鞍座包角鞍座包角120120或或150150,安放稳定。,安
18、放稳定。高度高度200200、300300、400400和和500mm500mm。宽度宽度b b根据容器公称直径查出。根据容器公称直径查出。每种型式鞍座又分为固定式支座(代号每种型式鞍座又分为固定式支座(代号F)F):底板上开圆形螺底板上开圆形螺栓孔和滑动式支座(栓孔和滑动式支座(S)S):底座开长圆形螺栓孔(安装)底座开长圆形螺栓孔(安装)鞍座的种类与安装:鞍座的种类与安装:鞍座分为鞍座分为A A型(轻型)和型(轻型)和B B型(重型),重型又分为型(重型),重型又分为BBBB五种型号。五种型号。A A型和型和B B型的筋板和底板、垫板等尺寸不同或型的筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。数
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