《法蘭連接》PPT課件.ppt

第10章法蘭連接,1、壓力容器法蘭連接,2管法蘭連接,返回,在各種容器和管道中,由于生產(chǎn)操作和測量的需要以及制造、運輸、安裝和檢修的方便,常采用可拆結構。常見的有法蘭聯(lián)接、螺紋聯(lián)接和插套聯(lián)接。法蘭聯(lián)接應用最為普遍。它有其優(yōu)、缺點。,1、壓力容器法蘭連接,可拆結構:法蘭聯(lián)接、螺紋聯(lián)接、插套聯(lián)接。不可拆結構:鉚接、焊接、粘接。,連接結構,一、法蘭聯(lián)接的密封原理：,法蘭聯(lián)接是由一對法蘭、數(shù)個螺栓螺母和一個墊片（圈）所組成。把處于法蘭壓緊面之間的墊圈壓緊，當墊圈單位面積上所受的壓緊力達到某一值時，借助于墊圈的變形，把法蘭密封表面上的凹凸不平處填滿，就形成了為防止介質泄露形成了初始密封條件。為保證法蘭密封，就必須使法蘭密封面上實際存在的比壓，預緊時不低于墊圈的預緊密封比壓，工作時不低于工作密封比壓。,預緊密封比壓：為防止介質泄露而形成初始密封條件時墊圈單位面積上的壓緊力稱為墊圈的預緊密封比壓。,1.密封原理：在連接口增加流體流動的阻力。當壓力介質通過密封口的阻力降大于密封口兩側的介質壓力差時，介質就被密封住了。圖給出了強制密封中墊圈變形過程示意圖。,工作密封比壓：一個已形成了初始密封條件的法蘭連接（即墊圈已被壓縮到預緊密封比壓)在通入介質后，為不使介質泄露，在密封面與墊圈之間所保留下來的最低比壓。,要保證法蘭密封，就必須使法蘭密封面上實際存在的比壓，預緊時不低于墊圈的預緊密封比壓，工作時不低于工作密封比壓。,2.影響密封的主要因素,螺栓預緊力；墊圈性能；密封面的型式；法蘭剛度等均影響密封。,二、法蘭連接受力分析,法蘭受力分析過程參見教材P247P248。影響法蘭受力的因素有密封墊圈性質、與法蘭聯(lián)結處的器壁壁厚、螺栓孔中心與密封墊圈的距離等。所受應力為三個彎曲應力。,軸向彎曲應力x環(huán)向應力徑向應力r,結論：,1.密封墊圈是整個法蘭的基礎，是影響螺栓力和法蘭力矩大小的主要因素之一。,2.增加與法蘭盤接連處器壁（或管壁）的壁厚，可增加法蘭的剛度并可減小法蘭加給器壁的彎曲應力。,3.決定法蘭強度大小的關鍵尺寸是法蘭盤的厚度。,4.法蘭螺孔中心圓直徑應盡量小，盲目增大法蘭外徑?jīng)]有意義。,三、容器法蘭標準,標準號為JB/T470047072000。壓力容器法蘭類型與結構,壓力容器法蘭從整體看有三種形式：,甲型平焊法蘭:,有平面密封面和凹凸密封面兩種密封面型式。,乙型平焊法蘭:,長頸對焊法蘭:,若容器是用不銹鋼制作的，則需采用帶不銹鋼襯環(huán)的法蘭。,2、法蘭密封面的型式,法蘭聯(lián)接的密封性能與法蘭壓緊墊圈的密封面型式有直接關系，所以要合理選擇密封面形狀。常見的密封面型式有：,平面型密封面凹凸型密封面榫槽型密封面,三種密封面比較:,平面型密封面：常用于所需壓緊力不高且介質無毒的場合。,凹凸型密封面：用于PN6.4Mpa、DN800的場合。,榫槽型密封面：使用于密封面易燃、易爆、有毒物質。,此外，還有錐形密封面和梯形槽密封面。由于墊圈和密封面間的接觸帶寬度很窄，故不需很大的螺栓力就可使接觸帶上產(chǎn)生很大比壓。,3.壓力容器法蘭的尺寸系列：,兩個基本參數(shù),法蘭的尺寸是由法蘭的公稱壓力PN和公稱直徑DN兩個參數(shù)唯一確定的。,法蘭的公稱直徑：指與法蘭相配的筒體或封頭的公稱直徑。,法蘭的公稱壓力：指的是在規(guī)定的設計條件下，在確定法蘭結構尺寸時所采用的設計壓力。法蘭的公稱壓力并不代表它的允許工作壓力。,壓力容器法蘭的公稱壓力分七個等級，即0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00、6.40Mpa。,表10-1中給出了三種不同型式法蘭所適用的與范圍，也就是制定有標準尺寸的法蘭范圍。,壓力容器法蘭尺寸系列表簡介：,表10-210-8中給出了全部壓力等級的壓力容器法蘭部分尺寸系列。,確定法蘭尺寸的計算基礎,法蘭系列表中的法蘭尺寸在規(guī)定設計溫度是200、法蘭材料是16MnR或16Mn鍛件；根據(jù)不同型式的法蘭，規(guī)定了墊片,壓力容器法蘭的最大允許工作壓力,的形式、材質、尺寸和螺柱材料的基礎上，按照不同的容器直徑和設計壓力，通過多種方案的比較計算和尺寸圓整得到的。所以法蘭的尺寸是由法蘭的公稱壓力和公稱直徑唯一確定的。,附表10-10、10-11給出了法蘭最大允許工作壓力。,隨著材料強度高于16MnR或低于16MnR，其允許工作壓力上升或下降；隨著溫度高于200，其允許工作壓力下降。低于-20需采用低溫用鋼。,容器法蘭尺寸的確定,為容器筒體或封頭選配法蘭的步驟如下：,根據(jù)容器的公稱直徑（內徑）DN和設計壓力P，參照表10-1初步確定法蘭的結構類型。,根據(jù)容器的設計壓力P，設計溫度t及準備采用的法蘭材料，按照表10-10、10-11確定所選法蘭的公稱壓力PN。,根據(jù)所確定的法蘭的PN和DN回查表10-1，驗定原定的法蘭類型是否包含已確定的PN和DN。,根據(jù)PN和DN，由表10-210-8中選出相應的尺寸表，確定所選法蘭的尺寸。,由表10-15確定匹配的墊圈種類、材料和螺柱、螺母材料。參照所查尺寸繪出法蘭草圖。,例題1為一臺精餾塔塔節(jié)選配法蘭。該塔內徑Di=1000mm,n=4mm,操作溫度280,設計壓力p=0.2MPa,法蘭材料可用20R,也可用16MnR,試分別確定使用這兩種材料時,法蘭的類型和尺寸。解:(1)確定法蘭類型根據(jù)DN=1000mm,p=0.2MPa按表10-1可知應選甲型平焊法蘭。(2)確定法蘭公稱壓力根據(jù)p=0.2MPa,t=280,查表10-10得:,(3)確定法蘭結構尺寸根據(jù)上述計算結果查附表10-2或10-3,并將尺寸注于圖中。,例2,為一精餾塔選擇塔節(jié)與封頭的連接法蘭。已知塔體內徑為800mm，工作溫度為360，工作壓力為0.25MPa，材料為16MnR，試確定標準法蘭的各部尺寸并繪制法蘭工作圖,壓力容器法蘭所用密封墊片有三種：,壓力容器法蘭用密封墊片,與纏繞式墊片相同?？捎糜谌N密封面。,(1)非金屬軟墊片(JB4704-92):材料是耐油石棉橡膠板和石棉橡膠板。可用于甲型、乙型和長頸對焊三種法蘭上。但在榫槽型密封面及最高壓力級別（6.4MPa）的法蘭上不用。選用時，可根據(jù)所選法蘭，按標準確定相應墊片尺寸。,(2)金屬包墊片（JB4706-92):是由石棉橡膠板作內芯，外包厚度為0.20.5厚的薄金屬板構成,它只用于乙型平焊和長頸對焊法蘭上，其規(guī)格尺寸,(2)纏繞式墊片（JB4705-92）:,用Ocr13或Ocr18Ni9或08F等鋼帶與石棉或聚四氟乙烯或柔性石墨等填充帶相間纏繞而成。為增大墊片彈性和回彈性，金屬帶與非金屬帶均軋成波形，波的形狀有V、W形。右圖所示的V形有四種結構型式：,A型又稱基本型，不帶加強環(huán)，用于榫槽密封面。B型帶內加強環(huán)，用于凹凸密封面。C型帶外加強環(huán)，用于平面密封面。D型內外均有加強環(huán)，用于光滑密封面。,纏繞式墊片可用于三種密封面，但不用于甲型平焊法蘭上。它的外徑與非金屬軟墊片相同，但寬度略窄。,壓力容器法蘭所用螺柱和螺母,螺紋采用粗牙普通螺紋。螺柱兩端螺紋長度約為直徑的2.5倍。中部無螺紋處螺柱的直徑可取等于螺紋外徑（A型，滿足優(yōu)先選用滾制螺柱的需要），也可取小于螺柱外直徑（B型，減小熱應力，用于溫度較高的場合）,法蘭、墊片與螺柱、螺母材料的匹配見表10-15。,例題3為一盛裝有毒介質的容器選配法蘭聯(lián)接,容器的設計壓力為0.6MPa,工作溫度為300,容器內徑為2m。,解:(1)確定法蘭類型由題中條件對照表10-1查看可知:可用的法蘭有乙型平焊和長頸對焊兩種類型。(2)選定法蘭材料、確定法蘭的公稱壓力和法蘭尺寸如果選用乙型平焊法蘭,可查附表10-10,由已知條件得法蘭的材料只能用15MnVR板材或20MnMo鍛件。法蘭尺寸可從表中按PN=0.6MPa,DN=2000mm查得。,選用長頸對焊法蘭,可查表10-11。右圖尺寸是按PN=0.6MPa,DN=2000mm從表中查得。,(3)確定密封面型式、墊片種類和尺寸選用榫槽密封面,墊片用A型纏繞式。內外徑尺寸可從標準（JB/T47044707）查得。,查表10-15確定螺柱材料2MoVA,螺母材料30CrMoA。查標準確定螺柱規(guī)格為M24,數(shù)量60個。,(4)確定螺柱、螺母材料、規(guī)格、數(shù)量,壓力容器法蘭標記,例:公稱壓力1.6MPa,公稱直徑800mm襯環(huán)榫槽面乙型平焊法蘭中的榫面法蘭,標記為:,法蘭CT8001.6JB/T4702-2000,法蘭標記：由五部分組成。見教材264頁。,例：解釋法蘭-PI1.6-1000JB/T4701-2000的含義？,(2)墊片的標記,非金屬軟墊片,例:公稱直徑1000mm,公稱壓力2.5MPa容器法蘭用非金屬軟墊片,標記為:,墊片10002.5JB/T4704-2000,纏繞式墊片,例:公稱直徑1000mm,公稱壓力2.5MPa法蘭使用的,用0Cr18Ni9鋼帶和石棉填充帶制成的,帶內加強環(huán)的纏繞墊片,標記為:,墊片B2110002.5JB/T4705-2000,金屬包墊片,例:公稱直徑1000mm,公稱壓力2.5MPa法蘭用的。用0Cr19Ni9薄板包層的金屬包墊片,標記為:,墊片G10002.5JB/T4706-2000,(3)螺柱的標注,例:直徑為24mm,長度為160mm,未車螺紋部分螺柱的直徑等于螺紋外徑的壓力容器用等長雙頭螺柱,標記為:,螺柱M24160AJB/T4707-2000,返回,2管法蘭連接,管法蘭標準有國家標準(GB/T91129124-2000),還有原化工部1997年頒布的HG2059220635-97鋼制管法蘭標準。兩個標準的制定依據(jù)均為ISO7005-1-1992。,一、管法蘭的類型和密封面型式:,HG管法蘭標準規(guī)定了八種不同類型的管法蘭和兩種法蘭蓋，見表10-17。,管法蘭有五種密封面型式:全平面(FF)、突面(RF)、榫槽面(TG)、凹凸面(MFM)、環(huán)連接面(RJ)。見圖10-16。,在這幾種類型法蘭中、各有哪幾種密封面型式及各種類型法蘭規(guī)定適用的公稱壓力等級和公稱直徑范圍可查有關標準。,板式平焊法蘭:僅用于PN1.0MPa,且僅有突面密封一種密封面型式。不得用于有毒、易燃、易爆和有較高真空度要求的化工工藝配管系統(tǒng)。,帶頸平焊法蘭:有四種密封面型式,只缺少環(huán)連接密封面。它與鋼管之間的焊接,需要根據(jù)公稱壓力等級的不同,采用開坡口和不開坡口的角接接頭和添角焊縫。,帶頸對焊法蘭:是承載能力最好的法蘭型式。有突面、凹凸面、榫槽面及環(huán)連接面四種密封面型式。,承插焊法蘭:僅用于DN50mm、PN10MPa的小口徑管道上。因為法蘭與鋼管之間僅有單面填角焊。,松套法蘭:適用的公稱壓力較低,但比板式平焊法蘭高一個等級。平焊環(huán)松套法蘭有突面、榫槽面、凹凸面三種密封面。翻邊松套法蘭僅有突面一種密封面型式松套法蘭主要適用于具有腐蝕性介質或有色金屬管道系統(tǒng),法蘭和其附屬元件可采用不同材料,節(jié)省不銹鋼或有色金屬。,法蘭蓋:主要用于管道端部或作封頭(人孔、手孔)用。,二、管法蘭的結構尺寸,1、連接尺寸主要指：螺栓孔中心圓尺寸k,螺栓個數(shù)n，螺紋尺寸Th,螺孔直徑L,法蘭外徑D。如右圖:,2、密封面尺寸：可查有關標準。,上圖所示板式平焊法蘭中的特征尺寸:B(法蘭內徑),b(坡口寬度)及坡口角度(50)等。,3、結構特征尺寸：,反映法蘭的結構特點。如圖所示：,4、法蘭厚度：,法蘭的厚度系列有三組，每一組厚度系列都是按公稱壓力排列的，其中：(1)平板類法蘭，包括板式平焊法蘭，板式松套法蘭。(2)帶頸類：包括帶頸平焊法蘭，帶頸對焊法蘭和承插焊法蘭。(3)法蘭蓋同一組內的法蘭，不論其類型、密封面型式如何，只要在表標準所規(guī)定的范圍內，相同公稱壓力的法蘭均有相厚度。,法蘭的尺寸是由PN和DN確定的，所以法蘭材料不同時，其允許承受的最高無沖擊壓力也將不同。可從標準中查到（表10-29）。管法蘭的最高無沖擊工作壓力，無論使用什麼材料均不會超過法蘭的公稱壓力。這一點與容器法蘭不同。,三、法蘭允許承受的最高無沖擊壓力：,四、管法蘭用密封墊片：,有七種型式：見表10-30。,石棉橡膠板墊片,有一定耐熱性（350），適宜的彈性和良好的耐蝕性，且制造方便，故廣泛使用。厚度一般為2-3cm.,(GB3985、GB539）,柔性石墨復合墊片（20608-97）：,是由沖齒的金屬芯板與膨脹石墨粒子復合的板材制成的一種被增強了的石墨墊片。它充分利用了柔性石墨的耐高溫、耐腐蝕、密封性好的特點，又輔以金屬芯板以提高其機械強度，并保持有較高的回彈能力。其尺寸與石棉橡膠板墊片完全一樣，唯一區(qū)別是不用于全平面的密封面上。,聚四氟乙烯包覆墊（20607-97）,適用于強腐蝕介質和不允許物料有污染的醫(yī)藥、食品行業(yè)屬非金屬軟墊片。使用壓力一般不大于4.0MPa，溫度不超過150200，且只用于突面密封面。,金屬纏繞墊（HG20609-97）:,同壓力容器法蘭用金屬纏繞墊。PN：2.510Mpa，最高使用溫度因非金屬帶材料的耐熱性而異。,金屬齒形組合墊（HG20611-97）:,適用于突面和凹凸面，PN的范圍是6.316Mpa。,金屬環(huán)墊：(見右圖),五、鋼制管法蘭用的緊固件,有商品級和專用級兩類。商品級是以緊固件的機械性能等級代號代替材料牌號；專用級緊固件則按GB150所規(guī)定的材料牌號制造螺柱和螺母。,法蘭、墊片、緊固件的選配見有關標準（表10-31）。,以上幾種墊片，以石棉橡膠板墊片，金屬纏繞墊片，八角或橢圓形金屬環(huán)墊三種墊片的使用量最大、面廣，且應用有效。各種墊片的適用條件見有關標準。,法蘭、墊片與緊固件之間的匹配應滿足表10