化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接

化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)-第九章法蘭連接2024/3/28化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接一、概述為了安全，可拆連接必須滿足下列基本要求：(1)足夠的剛度。連接件之間具有必須的密封壓緊力，以保證在操作過(guò)程中介質(zhì)不會(huì)泄漏；(2)足夠的強(qiáng)度。不削弱整個(gè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；(3)耐腐蝕，在一定的溫度范圍內(nèi)能正常工作，能迅速并多次地拆開(kāi)和裝配；(4)成本低廉，適合于大批量地制造。2化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接法蘭剖面圖

密封面3化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接法蘭盤(pán)據(jù)統(tǒng)計(jì),一座年產(chǎn)250萬(wàn)噸的煉油廠,法蘭連接的數(shù)量達(dá)20萬(wàn)個(gè)以上4化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接壓力容器法蘭——筒體與封頭、筒體與筒體或封頭與管板之間連接的法蘭管法蘭——管道與管道之間連接的法蘭二、法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理1——法蘭；2——墊片3——螺栓、螺母5化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接平面型凸凹面型榫槽型法蘭連接型式6化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接法蘭受力螺栓作用給法蘭的預(yù)緊力墊圈作用力軸向介質(zhì)作用力7化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接高頸法蘭中的應(yīng)力徑向彎曲應(yīng)力環(huán)向彎曲應(yīng)力軸向彎曲應(yīng)力8化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接滲透泄漏——流體通過(guò)墊片材料本體毛細(xì)管的泄漏。主要與墊片的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)有關(guān)；界面泄漏——流體沿著墊片與法蘭接觸面之間的泄漏，泄漏量大小主要與界面間隙尺寸有關(guān)。法蘭管板9化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接1．密封墊片是整個(gè)法蘭聯(lián)接的基礎(chǔ)。2．增加與法蘭盤(pán)聯(lián)接處容器厚度，不但會(huì)減小法蘭加給器壁的彎曲應(yīng)力，面且增厚的器壁會(huì)增大法蘭的剛度。3．對(duì)法蘭頸部主要作用的應(yīng)力是彎曲應(yīng)力，而彎曲應(yīng)力的大小是與受彎構(gòu)件的厚度平方成反比，所以決定法蘭強(qiáng)度大小的關(guān)健尺寸是法蘭盤(pán)的厚度。4．法蘭受力矩的大小與法蘭栓孔中心圓和墊片中徑之間的距離有關(guān)，此距離越小，法蘭力矩越小。適當(dāng)確定螺栓直徑大小與數(shù)目力學(xué)分析結(jié)論10化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接三、法蘭的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

——法蘭分類(lèi)有多種方式：

按加工方式分、按產(chǎn)品材料材質(zhì)分、按生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)分、按連接方式分、按產(chǎn)品規(guī)格分類(lèi)等。具體情況具體分類(lèi)。

——法蘭材質(zhì)有：20#、A105、Q235A、12Cr1MoV、16MnR、15CrMo、18-8、321、304、304L、316、316L等。法蘭盤(pán)11化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接(1)窄面法蘭1、按接觸面(2)寬面法蘭12化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接2、按其整體性程度(1)松式法蘭（2）整體法蘭(3)任意式法蘭鍛、鑄、全焊透的平焊法蘭活套法蘭、螺紋法蘭、搭接法蘭13化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接3．按法蘭的形狀KF快卸法蘭板式平焊法蘭(PL)

帶頸平焊法蘭(SO)14化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接四、影響法蘭密封的因素1．螺栓預(yù)緊力主要有：螺栓預(yù)緊力；密封面型式；墊片性能；法蘭剛度；操作條件?！A(yù)緊力不能過(guò)大，否則將會(huì)使墊片被壓壞或擠出。

——必須使預(yù)緊力均勻地作用于墊片。因此，當(dāng)密封所需要的預(yù)緊力一定時(shí)，采取增加螺栓個(gè)數(shù)、減小螺栓直徑的辦法對(duì)密封是有利的。15化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接2．壓緊面(密封面)16化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接

全平面密封面：常與平焊型式配合以適用于操作條件比較緩和的(PNg1.0)工況下；常用于鑄鐵法蘭或與鑄鐵連接的鋼法蘭；

凸臺(tái)面密封面：是應(yīng)用最廣的一種型式，它常與對(duì)焊和承插焊型式配合使用，在"美式法蘭"中，常用在PN2.0、PN5.0和部分PN10.0MPa壓力等級(jí)中；在"歐式法蘭"中則常用在PN1.6、PN2.5MPa壓力等級(jí)；

凹凸面密封面：常與對(duì)焊和承插型式配合使用，在"美式法蘭中不常采用，在"歐式法蘭"中常用在PN4.0、PN6.4MPa等級(jí)中。但它不便于墊片的更換；

榫槽面密封面：使用情況同凹凸面法蘭；

環(huán)槽面密封面：常與對(duì)焊連接型式配合(不與承插焊配合)使用，主要用在高溫、高壓或二者均較高的工況。在"美式法蘭’中，常用在PN10.0(部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa壓力等級(jí)中。在"歐式法蘭"中常用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN4200。17化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接18化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接3、墊片墊片是構(gòu)成密封的重要元件，適當(dāng)?shù)膲|片變形和回彈能力是形成密封的必要條件。

最常用的墊片可分為非金屬、金屬、非金屬與金屬混合制的墊片。19化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接墊片材料的選用20化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接法蘭、墊片、螺栓、螺母匹配表（部分）21化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接4．法蘭剛度——提高法蘭的剛度途徑：增加厚度、減小力臂、增大法蘭盤(pán)外徑法蘭變形22化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接國(guó)標(biāo)GB/T9115-2000機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)JB82-94化工部標(biāo)準(zhǔn)HGJ50～53-91

HG20595-97HG20617-97

電力部標(biāo)準(zhǔn)GD0508～0509美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASME/ANSI

B16.5日標(biāo)JIS/KS（5K,

10K,

16K,

20K）德標(biāo)DIN。

五、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)管法蘭標(biāo)準(zhǔn)23化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接化工部標(biāo)準(zhǔn)24化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接25化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接26化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接27化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接28化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接1、法蘭的公稱(chēng)直徑29化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接30化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接2、法蘭的公稱(chēng)壓力0.25-6.4MPa，7種3、壓力容器法蘭的最大允許工作壓力實(shí)際生產(chǎn)中使用的法蘭都是16MnR制造的，操作溫度200℃；允許最大工作壓力等于該法蘭的設(shè)計(jì)壓力(公稱(chēng)壓力)。31化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接32化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接4．容器法蘭尺寸的確定按以下步驟進(jìn)行：(1)容器的公稱(chēng)直徑(即其內(nèi)徑)DN和設(shè)計(jì)壓力參照表10-l初步確定法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型；(2)據(jù)容器的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及準(zhǔn)備采用的法蘭材料，按表10-9或表10-10確定所選法蘭的公稱(chēng)壓力PN；(3)據(jù)確定的法蘭的PN和DN返回查看表10-1，驗(yàn)證原來(lái)?yè)?jù)設(shè)計(jì)壓力所初步確定的法蘭類(lèi)型是否包含有巳確定PN與DN。(4)據(jù)根所確定的PN和DN，從表10-2至表10-8中選出相應(yīng)的尺寸表，即可確定所選法蘭尺寸。33化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接例9-1：為一臺(tái)精餾塔配一對(duì)聯(lián)接塔身與封頭的法蘭。塔的內(nèi)徑是1000mm，操作溫度為280℃，設(shè)計(jì)壓力為0.2MPa。材質(zhì)分別為20R、16MnR。請(qǐng)分別確定法蘭類(lèi)型、尺寸。

34化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接例9-2：為一臺(tái)操作溫度為300℃，設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa的容器選配法蘭。查表可見(jiàn)：如果法蘭材料用15MnVR，可按公稱(chēng)壓力0.6MPa查取法蘭尺寸。如果法蘭材料用20R，則必須按公稱(chēng)壓力為1.0MPa的查取法蘭尺寸。

35化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接法蘭的標(biāo)記36化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接管法蘭板式平焊帶頸平焊帶頸對(duì)焊承插焊37化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)第九章法蘭連接管法蘭的型式除平焊、對(duì)焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。管法蘭標(biāo)準(zhǔn)的查選方法、步驟與壓力容器法蘭相同。管法蘭標(biāo)準(zhǔn)除GB9119.7-88外，常用標(biāo)準(zhǔn)還有：化工部標(biāo)準(zhǔn)HG20592～HG2