化工容器設(shè)計(jì)第八講課件

1、容器支座容器支座 引引 言言容器的支座，是用來(lái)支承容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保容器的支座，是用來(lái)支承容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。支座的結(jié)構(gòu)型式很多，主要由容器的自身的型式?jīng)Q定，分臥式容器持穩(wěn)定。支座的結(jié)構(gòu)型式很多，主要由容器的自身的型式?jīng)Q定，分臥式容器支座、立式容器支座和球形容器支座。支座、立式容器支座和球形容器支座。 一、臥式容器的支座一、臥式容器的支座 臥式容器的支座有三種：鞍座、圈座和支腿。臥式容器的支座有三種：鞍座、圈座和支腿。 鞍式支座 容器支座容器支座 引引 言言鞍座是應(yīng)用最廣泛的一種臥式容器支座，常見(jiàn)的臥式容器和大型臥式貯槽，熱交換器等多采

2、用這種支座。鞍式支座如上圖所示，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算，鞍式支座已有標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712-92 鞍式支座，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)容器的公稱(chēng)直徑和容器的重量選用標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)格。 鞍座是由橫向筋板、若干軸向筋板和底板焊接而成。在與設(shè)備連接處，有帶加強(qiáng)墊板和不帶加強(qiáng)墊板兩種結(jié)構(gòu)。 容器支座容器支座 引引 言言鞍式支座的鞍座包角q為120或150，以保證容器在支座上安放穩(wěn)定。鞍座的高度有200、300、400和500mm四種規(guī)格，但可以根據(jù)需要改變，改變后應(yīng)作強(qiáng)度校核。鞍式支座的寬度b可根據(jù)容器的公稱(chēng)直徑查出。鞍座分為A型（輕型）和B型（重型）兩類(lèi)，其中重型又分為BB五種型號(hào)。其中B型結(jié)構(gòu)如B型鞍座結(jié)構(gòu)圖所示。A型和B

3、型的區(qū)別在于筋板和底板、墊板等尺寸不同或數(shù)量不同。 容器支座容器支座 引引 言言鞍座的底板尺寸應(yīng)保證基礎(chǔ)的水泥面不被壓壞。根據(jù)底板上螺栓孔形狀的不同，每種型式的鞍座又分為固定式支座（代號(hào)F)和滑動(dòng)式支座（代號(hào)S)兩種安裝形式，固定式鞍座底板上開(kāi)圓形螺栓孔，滑動(dòng)式支座開(kāi)長(zhǎng)圓形螺栓孔。在一臺(tái)容器上，兩個(gè)總是配對(duì)使用。在安裝活動(dòng)支座時(shí)，地腳螺栓采用兩個(gè)螺母。第一個(gè)螺母擰緊后倒退一圈，然后用第二個(gè)螺母鎖緊，這樣可以保證設(shè)備在溫度變化時(shí)，鞍座能在基礎(chǔ)面上自由滑動(dòng)。長(zhǎng)圓孔的長(zhǎng)度須根據(jù)設(shè)備的溫差伸縮量進(jìn)行校核。 一臺(tái)臥式容器的鞍式支座，一般情況下不宜多于兩個(gè)。因?yàn)榘白礁叨鹊奈⑿〔町惗紩?huì)造成各支座間的受力

4、不均，從而引起筒壁內(nèi)的附加應(yīng)力。采用雙鞍座時(shí)，鞍座與筒體端部的距離A可按下述原則確定：當(dāng)筒體的L/D較大，且鞍座所在平面內(nèi)又無(wú)加強(qiáng)圈時(shí)，應(yīng)盡量利用封頭對(duì)支座處筒體的加強(qiáng)作用，取A0.25D；當(dāng)筒體的L/D較小，d/D較大，或鞍座所在平面內(nèi)有加強(qiáng)圈時(shí)， 取A0.2L 。 容器支座容器支座 引引 言言 圈座 容器支座容器支座 引引 言言法法 蘭蘭 引引 言言在下列情況下可采用圈座：對(duì)于大直徑薄壁容器和真空操作的容器，因其自身重量可能造成嚴(yán)重?fù)锨?；多于兩個(gè)支承的長(zhǎng)容器。圈座的結(jié)構(gòu)如上圖所示。除常溫常壓下操作的容器外，若采用圈座時(shí)則至少應(yīng)有一個(gè)圈座是滑動(dòng)支承的。 法法 蘭蘭 引引 言言腿式支座簡(jiǎn)稱(chēng)支腿

5、，結(jié)構(gòu)如上圖所示。因?yàn)檫@種支座在與容器殼壁連接處會(huì)造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，故只適合用于小型設(shè)備（DN1600、L5m）。腿式支座的結(jié)構(gòu)型式、系列參數(shù)等參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4714-92 腿式支座。 腿式支座 法法 蘭蘭 公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用二、立式容器的支座 立式容器的支座主要有耳式支座、支承式支座和裙式支座三種。中、小型直立容器常采用前二種支座，高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座。下面來(lái)分別介紹這三種支座。 耳式支座 法法 蘭蘭 公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用其應(yīng)用耳式支座簡(jiǎn)稱(chēng)耳座，它由筋板和支腳板組成。廣泛用在反

6、應(yīng)釜及立式換熱器等直立設(shè)備上。它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、輕便，但對(duì)器壁會(huì)產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。因此，當(dāng)設(shè)備較大或器壁較薄時(shí)，應(yīng)在支座與器壁間加一墊板。對(duì)于不銹鋼制設(shè)備，當(dāng)用碳鋼作支座時(shí)，為防止器壁與支座在焊接過(guò)程中不銹鋼中合金元素的流失，也需在支座與器壁間加一個(gè)不銹鋼墊板。上圖是帶有墊板的耳式支座。 法法 蘭蘭 公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用其應(yīng)用表4-18 耳式支座結(jié)構(gòu)型式特征型式型式支座號(hào)支座號(hào)適用公稱(chēng)直徑適用公稱(chēng)直徑結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征A18DN3004000短臂、帶墊板AN13短臂、不帶墊板B18 長(zhǎng)臂、帶墊板BN13長(zhǎng)臂、不帶墊板 法法 蘭蘭 公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、

7、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用其應(yīng)用耳式支座已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，它們的型式、結(jié)構(gòu)、規(guī)格尺寸、材料及安裝要求應(yīng)符合JB/T 4725-92 耳式支座。該標(biāo)準(zhǔn)分為A型（短臂）和B型（長(zhǎng)臂）兩類(lèi)，每類(lèi)又分為帶墊板與不帶墊板兩種結(jié)構(gòu)，見(jiàn) 表4-18 。它們的各部分尺寸見(jiàn)耳式支座結(jié)構(gòu)尺寸圖。A型耳式支座的筋板底邊較窄，地腳螺栓距容器殼壁較近，僅適用于一般的立式鋼制焊接容器。B型耳式支座有較寬的安裝尺寸，故又叫長(zhǎng)臂支座。當(dāng)設(shè)備外面有保溫層或者將設(shè)備直接放在樓板上時(shí)，宜采用B型耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座的材料為Q235-A.F，若有改變，需在設(shè)備裝備圖中加以注明。 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭

8、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合耳式支座選用的方法是： （1）根據(jù)設(shè)備估算的總重量，算出每個(gè)支座（按2個(gè)支座計(jì)算）需要承擔(dān)的負(fù)荷Q值； （2）確定支座的型式后，按照支座允許負(fù)荷Q允大于實(shí)際負(fù)荷Q的原則，選出合適的支座。每臺(tái)設(shè)備可配置兩個(gè)或四個(gè)支座，考慮到設(shè)備在安裝后可能出現(xiàn)全部支座未能同時(shí)受力等情況，在確定支座尺寸時(shí)，一律按兩個(gè)計(jì)算。 小型設(shè)備的耳式支座，可以支承在管子或型鋼制的立柱上。大型設(shè)備的支座往往擱在鋼梁或混凝土制的基礎(chǔ)上。 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合 支承式支座 支承式支座可以用鋼管、角鋼、槽鋼來(lái)制作，也可以用數(shù)塊鋼板焊成，見(jiàn)支承式支座圖。它們的型式、結(jié)構(gòu)、尺寸及所用

9、材料應(yīng)符合JB/T 4724-92 支承式支座。 支承式支座分為A型和B型，適用的范圍和結(jié)構(gòu)見(jiàn)表4-21所示。A型支座筋板和底板的材料為Q235-AF；B型支座鋼管材料為10，底板材料均為Q235-AF。支承式支座的選用見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合表4-21 支承式支座的適用范圍 形式 支座號(hào) 適用的公稱(chēng)直徑（mm） 結(jié)構(gòu)特征 A 16 DN8003000 鋼板焊制，帶墊板 B 18 DN8004000 鋼板焊制，帶墊板 支承式支座的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單輕便，但它和耳式支座一樣，對(duì)殼壁會(huì)產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力，因此當(dāng)容器殼體的剛度較小、殼體和支座的材料差異或溫度差

10、異較大時(shí)，或殼體需焊后熱處理時(shí)，在支座和殼體之間應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)板。加強(qiáng)板的材料應(yīng)和殼體材料相同或相似。 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合整整體體法法蘭蘭 裙式支座 對(duì)高大的塔設(shè)備最常用的支座就是裙式支座。它與前兩種支座不同，目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。它的各部分尺寸均需通過(guò)計(jì)算或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)確定。 容器的開(kāi)孔與附件容器的開(kāi)孔與附件 一、容器的開(kāi)孔與補(bǔ)強(qiáng) 為了滿(mǎn)足工藝、安裝、檢修的要求，往往需要在容器的筒體和封頭上開(kāi)各種形狀、大小的孔或連接接管。容器殼體上開(kāi)孔后，開(kāi)孔不但削弱了容器壁的強(qiáng)度，而且在筒體與接管的連接處，由于原殼體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變化，出現(xiàn)不連續(xù)，在開(kāi)孔區(qū)域?qū)⑿纬梢粋€(gè)局部的高應(yīng)力集中區(qū)

11、。開(kāi)孔邊緣處的最大應(yīng)力稱(chēng)為峰值應(yīng)力。峰值應(yīng)力通常較高，達(dá)到甚至超過(guò)了材料的屈服極限。較大的局部應(yīng)力，加之容器材質(zhì)和制造缺陷等因素的綜合作用，往往會(huì)成為容器的破壞源。因此，為了降低峰值應(yīng)力，需要對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)孔部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以保證容器安全運(yùn)行。開(kāi)孔應(yīng)力集中的程度和開(kāi)孔的形狀有關(guān)，圓孔的應(yīng)力集中程度最低，因此一般開(kāi)圓孔。法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu) 所謂開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)是在開(kāi)孔附近區(qū)域增加補(bǔ)強(qiáng)金屬，使之達(dá)到提高器壁強(qiáng)度，滿(mǎn)足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的目的。容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的形式概括起來(lái)分為整體補(bǔ)強(qiáng)和補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)兩種。

12、 1整體補(bǔ)強(qiáng) 整體補(bǔ)強(qiáng)是指采用增加整個(gè)殼體的厚度，或用全焊透的結(jié)構(gòu)形式將厚壁接管或整體補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體相焊來(lái)降低開(kāi)孔附近的應(yīng)力。 由于開(kāi)孔應(yīng)力集中的局部性，在遠(yuǎn)離開(kāi)孔區(qū)的應(yīng)力值與正常應(yīng)力值一樣，故除非制造或結(jié)構(gòu)上的需要，一般并不把整個(gè)容器壁加厚。在開(kāi)孔處用全焊透的結(jié)構(gòu)形式焊上一段特意加厚的短管，使接管的加厚部分恰處有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)，則可以降低應(yīng)力集中系數(shù)。整鍛件補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)是將接管與殼體連同加強(qiáng)部分作成整體鍛件，然后與殼體焊在一起。其優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)強(qiáng)金屬集中于開(kāi)孔應(yīng)力最大部分，應(yīng)力集中現(xiàn)象得到大大緩和。 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合2補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)是指在殼體開(kāi)孔周?chē)N焊一圈

13、鋼板，即補(bǔ)強(qiáng)圈。補(bǔ)強(qiáng)圈一般與器壁采用搭接結(jié)構(gòu)，材料與器壁相同，補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸可參照標(biāo)準(zhǔn)確定，也可按等面積補(bǔ)強(qiáng)原則進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度超過(guò)8mm時(shí)，一般采用全焊透結(jié)構(gòu)，使其與器壁同時(shí)受力，否則不起補(bǔ)強(qiáng)作用。為了焊接方便，補(bǔ)強(qiáng)圈可以置于器壁外表面（下圖所示）或內(nèi)表面，或內(nèi)外表面對(duì)稱(chēng)放置，但為了焊接方便，一般是把補(bǔ)強(qiáng)圈放在外面的單面補(bǔ)強(qiáng)。為了檢驗(yàn)焊縫的緊密性，補(bǔ)強(qiáng)圈上有一個(gè)M10的小螺紋孔。從這里通入壓縮空氣進(jìn)行焊縫緊密性試驗(yàn)。補(bǔ)強(qiáng)圈現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化。 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，應(yīng)用廣泛。但補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體之間存在著一層靜止的氣隙，傳熱效果差，致使二者溫差

14、與熱膨脹差較大，容易引起溫差應(yīng)力。補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體相焊時(shí)，使此處的剛性變大，對(duì)角焊縫的冷卻收縮起較大的約束作用，容易在焊縫處造成裂紋。特別是高強(qiáng)度鋼淬硬性大，對(duì)焊接裂紋比較敏感，更易開(kāi)裂。還由于補(bǔ)強(qiáng)圈和殼體或接管金屬?zèng)]有形成一個(gè)整體，因而抗疲勞性能差。因此，對(duì)補(bǔ)強(qiáng)圈搭焊結(jié)構(gòu)的使用范圍需加以限制。GB150指出對(duì)采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)遵循下列規(guī)定： 鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值sb540MPa； 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度小于或等于1.5dn； 殼體名義厚度dn38mm。 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合 允許開(kāi)孔的范圍 筒體及封頭開(kāi)孔的最大直徑，不允許超過(guò)以下數(shù)值： （1） 圓筒內(nèi)徑Di15

15、00mm時(shí)，開(kāi)孔最大直徑d1/2Di，且d520mm；圓筒內(nèi)徑Di1500mm時(shí)，開(kāi)孔最大直徑d1/3Di，且d1000mm； （2） 凸形封頭或球殼的開(kāi)孔最大直徑d1/2Di。 （3） 錐殼（或錐形封頭）的開(kāi)孔最大直徑d1/3Di，Di為開(kāi)孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合 不需補(bǔ)強(qiáng)的最大開(kāi)孔直徑 容器上的開(kāi)孔并不是都需要補(bǔ)強(qiáng)。這是因?yàn)樵谟?jì)算壁厚時(shí)考慮了焊接接頭系數(shù)而使壁厚有所增加，又因?yàn)殇摪寰哂幸欢ㄒ?guī)格，殼體的壁厚往往超過(guò)實(shí)際強(qiáng)度的需要，厚度增加，使最大應(yīng)力值降低，相當(dāng)于容器已被整體加強(qiáng)。而且容器上的開(kāi)孔總有接管相連，其接管多于實(shí)際需要的壁厚也起

16、補(bǔ)強(qiáng)作用。同時(shí)由于容器材料具有一定的塑性?xún)?chǔ)備，允許承受不是十分過(guò)大的局部應(yīng)力，所以當(dāng)孔徑不超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 當(dāng)殼體開(kāi)孔滿(mǎn)足下述全部條件時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)： (1) 設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa； (2) 兩相鄰開(kāi)孔中心的間距(對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算)應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍； (3) 接管公稱(chēng)外徑小于或等于89mm； (4) 接管最小壁厚滿(mǎn)足表4-23的要求法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合表4-23 接管最小壁厚 mm 最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.0 接管公稱(chēng)外徑 25 32 38 45 48 57 65 76 89 注：鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值

17、sb540MPa時(shí)，接管與殼體的連接宜采用全焊透的結(jié)構(gòu)型式。接管的腐蝕裕量為1mm。 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合二、容器的接口管與凸緣 設(shè)備上的接口管與凸緣，既可用于裝置測(cè)量、控制儀表，也可用于連接其他設(shè)備和介質(zhì)的輸送管道。 接口管 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合焊接設(shè)備的接口管如上圖(a)所示，接管長(zhǎng)度可參照表4-24確定。鑄造設(shè)備的接管可與筒體一并鑄出，如圖(b)所示。螺紋管主要用來(lái)接溫度計(jì)、壓力表或液面計(jì)等，根據(jù)需要可制成陰螺紋或陽(yáng)螺紋，見(jiàn)圖(c)。 表4-24 接管長(zhǎng)度h mm 公稱(chēng)直徑DN 不保溫接管長(zhǎng) 保溫設(shè)備接管長(zhǎng) 適用公稱(chēng)

18、壓力PN （MPa） 15 80 130 4.0 2050 100 150 1.6 70350 150 200 1.6 70500 1.0 法法 蘭蘭 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合 凸緣 當(dāng)接管長(zhǎng)度必須很短時(shí)，可用凸緣(又叫突出接口)來(lái)代替接管，如下圖所示。凸緣本身具有加強(qiáng)開(kāi)孔的作用，不需再另外補(bǔ)強(qiáng)。缺點(diǎn)是當(dāng)螺柱折斷在螺栓孔中時(shí)，取出較困難。由于凸緣與管道法蘭配用，因此它的聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所選用的管法蘭來(lái)確定。 三、手孔與人孔 壓力容器開(kāi)設(shè)手孔和人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。 手孔直徑一般為150mm250mm，標(biāo)準(zhǔn)手孔公稱(chēng)直徑有DN150和DN250

19、兩種。手孔的結(jié)構(gòu)一般是在容器上接一短管，并在其上蓋一盲板。圖4-53所示為常壓手孔。 當(dāng)設(shè)備的直徑超過(guò)900mm時(shí)，不僅開(kāi)有手孔，必要時(shí)還應(yīng)開(kāi)設(shè)人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。橢圓形人孔的短軸應(yīng)與受壓容器的筒身軸線平行。圓形人孔的直徑一般為400mm600mm，容器壓力不高或有特殊需要時(shí)，直徑可以大一些。橢圓形人孔(或稱(chēng)長(zhǎng)圓形人孔)的最小尺寸為400mm300mm。 人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄，手孔有一個(gè)手柄。容器在使用過(guò)程中，人孔需要經(jīng)常打開(kāi)時(shí)，可選用快開(kāi)式結(jié)構(gòu)人孔。下圖所示是一種回轉(zhuǎn)蓋快開(kāi)人孔的結(jié)構(gòu)圖。 液面計(jì) 液面計(jì)種類(lèi)很多。公稱(chēng)壓力不超過(guò)0.7MPa的

20、設(shè)備，可以直接在設(shè)備上開(kāi)長(zhǎng)條孔，利用矩形凸緣或法蘭把玻璃固定在設(shè)備上。對(duì)于承壓容器，一般都是將液面計(jì)通過(guò)法蘭、活接頭或螺紋接頭與設(shè)備聯(lián)接在一起，見(jiàn)下左圖。當(dāng)設(shè)備直徑很大時(shí)，可以同時(shí)采用幾組液面計(jì)接管，見(jiàn)下圖。在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中，有反射式玻璃板液面計(jì)、反射式防霜液面計(jì)、透光式板式液面計(jì)和磁性液面計(jì)。 手孔（HG2151521527-95）和人孔（HG2152821535-95）已制有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)設(shè)備的公稱(chēng)壓力，工作溫度以及所用材料等按標(biāo)準(zhǔn)直接選用。 四、視鏡與液面計(jì) 視鏡 視鏡除了用來(lái)觀察設(shè)備內(nèi)部情況外，也可用作物料液面指示鏡。它有兩種：不帶頸視鏡用凸緣構(gòu)成的視鏡，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易結(jié)料，有比較寬

21、闊的視察范圍。 當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時(shí)，則需采用帶頸視鏡。 視鏡已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，目前在化工生產(chǎn)中常用的還有壓力容器視鏡、帶燈視鏡、帶燈有沖洗孔的視鏡、組合視鏡等。 五、螺栓及其選用五、螺栓及其選用（一）材料（一）材料 對(duì)其材料的要求是：強(qiáng)度高、韌性好、耐介質(zhì)腐蝕。（二）分級(jí)（二）分級(jí) 按螺栓的許用應(yīng)力大小，分為高強(qiáng)度、中強(qiáng)度、低強(qiáng)度三級(jí)。（三）選配（三）選配 和法蘭墊片選配一樣，選螺栓材料強(qiáng)度時(shí)，也要考慮兩者的協(xié)同。如公稱(chēng)壓力高的法蘭，需要密封性能好的墊片，也需要選配 強(qiáng)度級(jí)別高的螺栓。若螺栓強(qiáng)度級(jí)別偏低，沒(méi)有足夠的螺栓載荷提供墊片密封所需的壓緊力；而過(guò)高，當(dāng)螺栓數(shù)量一定時(shí)，使螺栓直徑太小

22、，導(dǎo)致螺栓設(shè)計(jì)應(yīng)力過(guò)高，一不小心容易造成擰斷。在高溫下，過(guò)高的螺栓應(yīng)力，導(dǎo)致過(guò)快松弛。為避免螺栓與螺母咬死，螺母的硬度一般比螺栓低HB30，所以它們也存在一個(gè)選配的問(wèn)題。（四）數(shù)目與布置（四）數(shù)目與布置126/0.5()Bffdtmt、一般要求螺栓的最大間距不超過(guò)法蘭的厚度 。 2、螺栓的數(shù)量至少應(yīng)為4個(gè)，且為4的整數(shù)倍。 3、螺栓的許用應(yīng)力取決于材料、螺栓直徑和操作溫度。 可以看出，設(shè)計(jì)或選用法蘭連接時(shí)，應(yīng)將其作為一個(gè)整體，法蘭、墊片和螺栓之間需要有一個(gè)合適的選配。六、法蘭設(shè)計(jì)六、法蘭設(shè)計(jì)（一）墊片的密封機(jī)理（一）墊片的密封機(jī)理 1、機(jī)理分析：、機(jī)理分析： 法蘭通過(guò)緊固螺栓壓緊墊片實(shí)現(xiàn)密封。

23、泄漏以?xún)煞N形式出現(xiàn)：滲透泄漏和界面泄漏。 滲透泄漏：流體通過(guò)墊片材料本體毛細(xì)管的泄漏； 界面泄漏：流體通過(guò)墊片與法蘭接觸界面泄漏，這是法蘭的主要泄漏來(lái)源。 分析：預(yù)緊螺栓時(shí)，螺栓力通過(guò)法蘭壓緊面作用到墊片上，使墊片發(fā)生彈性或塑性變形，以填滿(mǎn)法蘭壓緊面上的不平間隙，從而阻止流體泄漏。設(shè)備操作時(shí)，法蘭壓緊面趨向分開(kāi)，墊片產(chǎn)生回彈，如果墊片與壓緊面之間沒(méi)有殘余足夠的壓緊力，就不能封住流體，即緊密失效。 2、比壓力和墊片系數(shù)、比壓力和墊片系數(shù) 預(yù)緊比壓y：預(yù)緊時(shí)，迫使墊片變形與壓緊面密合，以形成初始的密封條件，此時(shí)墊片所必需的最小壓緊載荷，因以單位接觸面積上的壓緊載荷計(jì)，故也稱(chēng)為“最小壓緊力”，單位為

24、MPa。 墊片系數(shù)m：操作時(shí)，達(dá)到密封不漏，墊片上所必須維持的比壓與介質(zhì)壓力p的比值。 y、m僅與墊片材料、結(jié)構(gòu)與厚度有關(guān)。同時(shí)，保證法蘭連接緊密不漏有兩個(gè)條件： （1）必須在預(yù)緊時(shí)，使螺栓力在壓緊面與墊片之間建立起不低于y值的比壓力； （2）當(dāng)設(shè)備工作時(shí)，螺栓力應(yīng)能夠抵抗內(nèi)壓作用，并且在墊片上維持m倍內(nèi)壓的比壓力。（二）密封計(jì)算aaG1W2 109WNDmm bmmyMPaaGWbD y 、螺栓載荷計(jì)算： 在預(yù)緊工況,螺栓拉力應(yīng)等于壓緊墊片所需的最小壓緊載荷，即： （ -）式中：螺栓的最小預(yù)緊載荷， ； 墊片平均直徑，取墊片反力作用位置處的直徑，；墊片的有效密封寬度，； 墊片的比壓力，。00

25、000G0G0Gppb6.4mmb=bb6.4mmb 6 4b2.53 bDb6.4mmDb6.4mmD2bWW 當(dāng)時(shí)，； 當(dāng)時(shí)， = .。因而用以計(jì)算的墊片平均直徑相應(yīng)確定如下： 當(dāng)時(shí)，墊片接觸面的平均直徑； 當(dāng)時(shí)，墊片接觸面外徑-。 在操作工況下，螺栓載荷應(yīng)等于抵抗內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向使法蘭連接分開(kāi)的載荷和維持密封墊片表面必需的壓緊載荷之和，即： 2GGD2D2 1104ccpbmp （ -） paWNMPa2A2 111MPaabbW2式中：操作工況下的螺栓載荷， ； 墊片系數(shù)，五因次。 計(jì)算壓力，。 等式右邊一項(xiàng)中，由于原始定義時(shí)是取倍墊片有效接觸面積上的壓緊載荷等于計(jì)算壓力倍，故計(jì)算時(shí)乘以

26、。、螺栓的尺寸和數(shù)目 在預(yù)緊工況時(shí)： mm （ -）式中常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，。 mA2 112MPaAn2 1130.785pptbtbmWAn2BBB 在操作工況時(shí)： mm （ -）式中設(shè)計(jì)溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力，。 螺栓所需的總截面積取上述兩種工況下較大值。 在選定螺栓數(shù)目 后，即可按下式得到螺栓直徑d ： d mm （ -）式中，d 應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)螺紋的根徑，并據(jù)此確定螺栓的公稱(chēng)直徑。 p3W=2 11422 110W=WmbbAA、螺栓設(shè)計(jì)載荷： 預(yù)緊工況時(shí)： N （ -） 而操作工況螺栓設(shè)計(jì)載荷仍按式（ -）計(jì)算，即。（三）法蘭德強(qiáng)度計(jì)算 1、力學(xué)計(jì)算模型Waters法包含了一

27、下的假設(shè)和簡(jiǎn)化： （1）所有組成法蘭接頭的部件的材料假定是均勻的，并在設(shè)計(jì)載荷條件下保持完全彈性； （2）所有施加于法蘭上的載荷，歸結(jié)為一對(duì)作用在法蘭環(huán)內(nèi)外周上的均布力W1所組成的力偶； （3）忽略螺栓的影響，假設(shè)問(wèn)題是周對(duì)稱(chēng)； （4）不計(jì)螺栓孔德影響； （5）假設(shè)殼體和椎頸為薄殼結(jié)構(gòu)； （6）殼體理論分析中，以法蘭和椎頸的內(nèi)孔表面為中性面； （7）當(dāng)法蘭環(huán)繞曲時(shí)，橋體與椎頸大端的徑向位移為零； （8）法蘭中面因所施加的力偶而引起的伸長(zhǎng)可忽略； （9）內(nèi)壓以及由內(nèi)壓引起的各部分相鄰邊緣處產(chǎn)生的盈利與法蘭環(huán)力偶產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力相比，可忽略不計(jì)； （10）法蘭的位移很小，疊加原理可以應(yīng)用。 上圖較復(fù)

28、雜，因此Waters法確定了法蘭強(qiáng)度的三個(gè)主要應(yīng)力： 法蘭環(huán)內(nèi)圓柱面上與椎頸連接處的最大徑向應(yīng)力、切向應(yīng)力，以及椎頸兩端外表面的軸向彎曲應(yīng)力。且視頸部斜度或大端、小端而定。121ii2222i21iPPD2 1154MPa DmmiiPPDD24ccGcppp、法蘭設(shè)計(jì)方法： （ ）法蘭力矩的計(jì)算 法蘭外力矩是由如下作用于法蘭的外力產(chǎn)生的： （ ）內(nèi)壓作用于內(nèi)經(jīng)截面上的軸向力 ： N （ -）式中，計(jì)算內(nèi)壓，；法蘭內(nèi)徑，。 （ ）內(nèi)壓作用在法蘭端面上的軸向力 ： N （ -G116Dmm）式中，墊片反力作用位置的直徑，。3312111323iiiPPWPP2 117W0.52bGlRgRgll

29、DDl（）墊片反力 ，等于螺栓設(shè)計(jì)載荷與內(nèi)壓產(chǎn)生的總軸向力之差，即： N （ -）式中，取預(yù)緊或操作時(shí)的螺栓總載荷。 這些力的作用位置不同，故其力臂視整體法蘭和活套法蘭、松式法蘭不同。對(duì)于整體法蘭或按整體法蘭計(jì)算的任意式法蘭： 12 11822biDDg （ -）R31322322 1192222 12022bibGbibGbGDDlDDllllDDlDDlDDl11 對(duì)于除活套法蘭外的松式法蘭或按松式法蘭計(jì)算的任意式法蘭：= （ -）對(duì)于活套法蘭：= （ -） 11 122 233 312333 331231 12 23 3,0PP0P =W2 121W2 1142 122cpMPl MPl

30、 MPlpMMPlWlWMMMPlPlPla于是，法蘭力矩為：預(yù)緊時(shí)，因，故，總力矩為： （ -）式中，按式（ -）取值。操作時(shí)，總力矩為： （ -）計(jì)算法蘭應(yīng)力時(shí)，取以下兩者中較大值為計(jì)算外力矩： 2 123ptffMMN mmMMaN mm （ -） 21222Watersi2 1241.3312 125ziritfMg DteMt DYMt（ ）法蘭應(yīng)力計(jì)算 按照法得到的整體法蘭的三種主要應(yīng)力的計(jì)算式如下：（ ）椎頸上與法蘭連接處的軸向彎曲應(yīng)力： MPa （ -）（ii）法蘭環(huán)上的徑向應(yīng)力： MPa （ -）（iii）法蘭環(huán)上的切向應(yīng)力： 2 126riZD MPa （ -）10i031

31、102310010i0N;12 52D1TdFV2 532 5DMmmfgghgtetdFeemmhUh gmmVghgg1法蘭計(jì)算力矩，法蘭頸部應(yīng)力校準(zhǔn)系數(shù)，即法蘭頸部小端應(yīng)力與大端應(yīng)力的比值，f1表示最大軸向應(yīng)力在小端，反之表示最大軸向應(yīng)力在大端，此時(shí)取f= ，無(wú)需對(duì)f進(jìn)行修正。f值按和在圖查取。系數(shù)，；系數(shù)，；系數(shù)，d，；， 無(wú)因次系數(shù)，根據(jù)和在圖和圖0i04TUYZK=2 55Dhh0= DmmiDg查取。、 、 、 無(wú)因次系數(shù)，根據(jù)查圖；系數(shù)，。 30.52 12822tftftftftfzrtztzr（ ）法蘭的強(qiáng)度校核 法蘭的強(qiáng)度校核應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足如下條件： （ -）（四）計(jì)算示例（四）計(jì)算示例gogi001N= DD/21054 1010 /222mm22 b11mm6.4mm(2 13)22 b2.53 b2.53 118.4mm22 123mmN解：（ ）墊片寬度計(jì)算 墊片實(shí)際寬度 墊片密封基本寬度表 -墊片有效密封寬度 （ ）螺栓載荷計(jì)算 查表 -得石棉橡膠板（ =）22goy 110MPam 221037.2121037