對(duì)壓力容器設(shè)備法蘭標(biāo)準(zhǔn)的一些總結(jié)

1、學(xué)習(xí)總結(jié)一一對(duì)壓力容器設(shè)備法蘭標(biāo)準(zhǔn)的一些總結(jié)(2008-11-1407:54:43)1 .甲型平焊法蘭直接與容器的筒體或封頭焊接，法蘭在上緊和工作時(shí)均會(huì)作用給容器器壁一定的附加彎矩。法蘭自身剛度小，所以其適用范圍也較小。2 .乙型平焊法蘭比甲型平焊法蘭增加了一個(gè)厚度一般大于筒體壁厚的短節(jié)，這樣既可增加整個(gè)法蘭的剛度又可使容器器壁避免承受附加彎矩。3 .長頸對(duì)焊法蘭是用根部增厚的頸取代了乙型法蘭的短節(jié)，從而更有效地增大了法蘭的整體剛度。由于去掉了乙型法蘭與短節(jié)的焊縫，所以也消除了可能發(fā)生的焊接變形及可能存在的焊接殘余應(yīng)力。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備法蘭是在規(guī)定設(shè)計(jì)溫度為200C,材料為16MnR<16Mn鍛

2、件，根據(jù)不同形式的法蘭，規(guī)定了墊片的型式、材質(zhì)、尺寸和螺柱材料的基礎(chǔ)上，按照不同直徑和不同壓力，通過多種方案的比較計(jì)算和尺寸圓整得到的。由于標(biāo)準(zhǔn)法蘭是以16MnR16Mn鍛件來制定的，所以，如果法蘭材料強(qiáng)度低于16MnR<使用溫度高于200C,則其最大允許工作壓力低于公稱壓力；反之，若法蘭材料強(qiáng)度高于16MnR或使用溫度低于200C,則其最大允許工作壓力便高于公稱壓力。法蘭的最大允許工作壓力與公稱壓力孰高孰低，完全取決于法蘭材料和使用溫度。在法蘭連接中，法蘭與殼體是焊在一起的，安裝時(shí)，法蘭與螺柱的溫度相同，而操作時(shí)，法蘭隨殼體溫度有所升高，一般法蘭的溫升值往往大于螺柱的溫升值，于是法蘭沿

3、其厚度方向的熱變形（即法蘭增厚值）將大于螺柱的熱伸長量。由于法蘭盤在沿其厚度方向的剛度遠(yuǎn)大于螺柱，所以在容器操作時(shí)，可以認(rèn)為螺柱根本限制不了法蘭的增厚，反過來倒是法蘭強(qiáng)迫螺柱在其熱伸長之外，還要產(chǎn)生一定量的彈性變形。螺柱上所受到的附加軸向拉力的大小除與材料的彈性模量（E）、泊松比（v）值有關(guān)外，還取決于螺柱與法蘭工作時(shí)的溫差以及螺柱桿的粗細(xì)。螺柱的最危險(xiǎn)截面在車螺紋處，采用A型螺柱其危險(xiǎn)截面上的附加熱應(yīng)力要比B型螺柱的附加熱應(yīng)力大，所以在使用溫度較高時(shí)，優(yōu)先選用B型螺柱。1.設(shè)計(jì)整體法蘭時(shí)，如果強(qiáng)度不能滿足要求，可試著做以下調(diào)整：首先檢驗(yàn)墊片尺寸和螺栓、螺栓孔中心圓直徑是否盡可能的小，以最大限

4、度的降低作用于法蘭的彎矩；在此條件滿足的前提下，若是軸向應(yīng)力不能滿足要求，則可增加錐頸厚度和錐頸高度；若是徑向應(yīng)力或環(huán)向應(yīng)力不能滿足要求，則可增加法蘭盤厚度。2 .鞍座處筒體的周向壓應(yīng)力隨鞍座包角0和鞍座寬度以及筒體壁厚等的增加而減小。當(dāng)周向壓應(yīng)力不滿足校核條件時(shí)，一般不考慮增加筒體壁厚，而首先考慮在鞍座和筒體之間增設(shè)鞍座墊板以對(duì)筒體進(jìn)行局部加強(qiáng)，這可有效降低周向壓應(yīng)力。若加墊板不能滿足要求，可適當(dāng)增大鞍座包角0或鞍座寬度，或二者同時(shí)增加；若上述措施仍不能滿足要求時(shí)，可考慮在鞍座面上增設(shè)加強(qiáng)圈。對(duì)需要進(jìn)行整體熱處理的臥式容器，最好增設(shè)鞍座墊板，且應(yīng)在熱處理前焊好，以防熱處理時(shí)鞍座處被壓癟。3

5、.管板應(yīng)力超過許用應(yīng)力后，可以通過以下途徑進(jìn)行調(diào)整：1）增加管板厚度?？梢源蟠筇岣吖馨宓目箯澖孛婺Ａ浚苡行Ы档凸馨鍛?yīng)力。增加管板厚度還能使管板的抗彎剛度增大，管板的撓曲變形相對(duì)減小。為滿足一定量的總變形協(xié)調(diào)量，殼體和管束相應(yīng)的變形量增加，從而使作用于管板周邊的橫剪力和彎矩增大，引起管板應(yīng)力升高。2）降低殼體軸向剛度。3）膨脹節(jié)的設(shè)置。固定管板換熱器中，換熱管軸向力校核不合格時(shí)，可調(diào)整折流板間距，縮短受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度。若拉脫力不合格，可改變換熱管與管板的連接結(jié)構(gòu)調(diào)整。上述措施無效的時(shí)候則需考慮設(shè)置膨脹節(jié)。浮頭式換熱器在外壓工況下，球冠形封頭裝入法蘭的深度L對(duì)法蘭計(jì)算厚度影響很大，增加L會(huì)使法蘭

6、減薄，但在內(nèi)壓工況下恰恰相反，所以應(yīng)謹(jǐn)慎調(diào)整L值，一般取L=S+2。（8為球冠形封頭厚度）4 .周邊簡(jiǎn)支圓平板。在工程設(shè)計(jì)中重視的是最大撓度和最大正應(yīng)力，撓度反映板的剛度，應(yīng)力則反映強(qiáng)度。最大撓度和應(yīng)力與圓板的材料、半徑、厚度有關(guān)。若構(gòu)成板的材料和載荷已定，則減小半徑或增加厚度都可減小撓度和降低最大正應(yīng)力。當(dāng)圓板的幾何尺寸和載荷已定，則選用E（彈性模量）、科（泊松比）較大的材料可減小最大撓度值。然而最大應(yīng)力只與（3+科）成正比，與E無關(guān)，而科的數(shù)值變化范圍小，故改變材料并不能獲得有利的應(yīng)力狀態(tài)。1.焊后熱處理的目的和種類焊后熱處理的主要目的是降低焊接殘余應(yīng)力，改善焊接接頭的組織和性能。焊后若能

7、立即進(jìn)行熱處理,還有利于釋放焊縫金屬中的氫，防止焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋。焊后熱處理根據(jù)熱處理溫度不同可分為：低于下轉(zhuǎn)變溫度的熱處理（即是我們最常說的焊后消除應(yīng)力熱處理）；高于上轉(zhuǎn)變溫度的熱處理（如正火）；現(xiàn)在高于上轉(zhuǎn)變溫度，繼之在低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行的熱處理（正火或淬火后繼之以回火）；上下轉(zhuǎn)變溫度之間的熱處理。奧氏體不銹鋼必須進(jìn)行熱處理且有抗晶間腐蝕要求時(shí)，可進(jìn)行固溶處理或穩(wěn)定化處理，否則一般不作焊后熱處理。1 ）對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，最常用的是低于下轉(zhuǎn)變溫度的熱處理，即熱處理的加熱溫度低于材料的下轉(zhuǎn)變溫度Ac,相當(dāng)于去應(yīng)力退火。主要目的是降低殘余應(yīng)力，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸。由于熱處理溫度與材料的高溫回火溫

8、度相當(dāng)，對(duì)于有淬硬傾向的材料，此類熱處理還能消除焊接接頭中的淬硬組織，降低峰值硬度，改善焊接接頭的塑性和韌性。此類熱處理降低殘余應(yīng)力的機(jī)理是：隨著溫度的升高，材料的屈服強(qiáng)度將降低，經(jīng)過一定時(shí)間的保溫，可使焊接接頭中較高的殘余應(yīng)力通過塑性變形降低至保溫溫度下材料或焊縫金屬屈服強(qiáng)度的水平，如果在高溫下停留時(shí)間較長，還會(huì)因蠕變變形所產(chǎn)生的應(yīng)力松弛使殘余應(yīng)力進(jìn)一步降低。2 ）高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理主要用于電渣焊焊接接頭，其目的是細(xì)化晶粒，改善焊接接頭的性能。除了電渣焊焊接接頭的細(xì)化晶粒熱處理外，以下情況也應(yīng)視為高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理。先拼板后成形的封頭或其他受壓元件，如果采用高于上轉(zhuǎn)變溫度的熱

9、成形工藝，則此類受壓元件上的焊接接頭在熱成形過程中就經(jīng)受了高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理正火加回火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用的鋼材所焊制的受壓元件，為滿足使用狀態(tài)要求，需要在熱成形后重新進(jìn)行正火或淬火處理時(shí)，則這種熱處理對(duì)于此類受壓元件上的焊接接頭來說也是高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理。要求在正火加回火狀態(tài)使用的材料（如18MnMoNbR15CrMoR等），其電渣焊焊接接頭或先拼板后進(jìn)行熱成形的受壓元件，通常要求在正火（或相當(dāng)于正火的熱成形）后再進(jìn)行回火處理，對(duì)于焊接接頭來說，這樣的熱處理屬于先在高于上轉(zhuǎn)變溫度，繼之在低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行的焊后熱處理。2 .焊后熱處理的溫度和保溫時(shí)間溫度和保溫時(shí)間是焊后熱處理的重要

10、工藝參數(shù)。（1）焊后熱處理的溫度1）常用材料的焊后熱處理溫度可參照J(rèn)B/T4709、GB12337及其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2）調(diào)質(zhì)或正火加回火狀態(tài)供貨的鋼材進(jìn)行低于下轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理時(shí)，熱處理溫度應(yīng)低于鋼材的原回火溫度。3）有回火脆性傾向的材料，焊后熱處理溫度應(yīng)避開材料的回火脆性溫度范圍。4）異種鋼材相焊時(shí)，熱處理溫度應(yīng)按兩者要求溫度的較高者。5）非受壓元件與受壓元件相焊時(shí)，熱處理溫度應(yīng)按受壓元件的規(guī)定。6）熱處理是焊接工藝評(píng)定的重要因素，壓力容器或其受壓元件的焊后熱處理溫度應(yīng)與所適用的焊接工藝評(píng)定中試件的焊后熱處理溫度基本相圖。（2）焊后熱處理的保溫時(shí)間1）焊后熱處理的最短保溫時(shí)間與壓力容

11、器或受壓元件的焊后熱處理厚度Spwh有關(guān)。8pwh按以下規(guī)定選取:對(duì)于等厚度的全焊透對(duì)接接頭，8PWH的對(duì)接焊縫的厚度（余高不計(jì)）。組合焊縫（坡口焊縫加角焊縫），8PWH的坡口深度與角焊縫厚度的較大者。對(duì)于不等厚焊接接頭，Spwh的：對(duì)接談接頭較薄一側(cè)的母材厚度；殼體與管板、平封頭、蓋板、凸緣或法蘭相焊時(shí)，取殼體厚度；接管、人孔與殼體相焊時(shí)，取接管厚度（此厚度僅適用于安放式接管）、殼體(封頭)厚度、補(bǔ)強(qiáng)板厚度以及連接角焊縫厚度中的較大者；接管與高頸法蘭相焊時(shí)，取對(duì)接處的管子厚度；管子與管板相焊時(shí)取焊縫厚度。非受壓元件與受壓元件相焊時(shí)，取焊接處的焊縫厚度。焊接返修時(shí)，8PWH的返修深度。對(duì)于同一

12、爐內(nèi)進(jìn)行焊后熱處理的壓力容器及受壓元件，8PWH應(yīng)取上述所有焊后熱處理厚度的最大值。2)對(duì)于低于下轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理，當(dāng)母材為碳素鋼和強(qiáng)度型低合金鋼(焊接工藝評(píng)定中材料的類別號(hào)為I、II、III、VI類)且8pwhW50mnfl寸，最短保溫時(shí)間為8pwiT25h,且不少于1/4h,當(dāng)8pwht>50mm時(shí)，最短保溫時(shí)間為2+1/4X(Spwht50)/25h;對(duì)于焊接工藝評(píng)定中類別號(hào)為IV類和V類的材料，當(dāng)8pwhK125mmm寸，最短保溫時(shí)間為Spwn/25h,且不少于1/4h,當(dāng)8pwhAl25mmm寸，為5+1/4X(Spwh-125)/25h。對(duì)于球形儲(chǔ)罐，熱處理保溫時(shí)間按球殼

13、厚度每25mn#溫1h計(jì)算，且不少于1h。3.爐內(nèi)整體焊后熱處理的操作規(guī)定：(1)焊件進(jìn)爐時(shí)爐內(nèi)溫度不得高于400C;(2)焊件升溫至400c后，加熱區(qū)升溫速度不得超過5000/8sC/h(8s為焊件的最大厚度，mm,且不得超過200C/h,最小可為50C/h;(3)升溫時(shí)，加熱區(qū)內(nèi)任意5000mm長度內(nèi)的溫差不得大于120C；(4)保溫時(shí)，加熱區(qū)內(nèi)最高與最低溫度之差不宜超過65C；(5)升溫及保溫時(shí)應(yīng)控制加熱區(qū)氣氛，防止焊件表面過度氧化；(6)爐溫高于400c時(shí)，加熱區(qū)降溫速度不得超過6500/SsC/h,且不得超過260C/h,最小可為50C/h;(7)焊件出爐時(shí)，爐溫不得高于400C,出爐后應(yīng)在靜止空氣中繼續(xù)冷卻。注：熱處理時(shí)，應(yīng)在容器的代表性部位設(shè)置若干測(cè)溫點(diǎn)，相鄰測(cè)溫點(diǎn)的距離不宜超過5000mm局部熱處理時(shí)，環(huán)向焊接接頭每側(cè)加熱寬度應(yīng)不小于鋼材厚度的2倍，接管與殼體相焊時(shí)加熱寬度不得小于鋼材厚度的6倍。在要求的加熱寬度的范圍內(nèi)設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)?？拷訜岬牟课粦?yīng)采取保溫措施，使溫度梯度不致影響材料的組織和性能。3 .復(fù)合板容器的焊后熱處理焊后熱處理涉及到不銹鋼都比較頭疼，復(fù)合板也是如此。原則上如果復(fù)合鋼板的基層材料需要進(jìn)行焊后熱處理，則該復(fù)合鋼板制造的容器也應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理，但同時(shí)必須考慮熱處理對(duì)復(fù)