十二章容器零部件69.ppt

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1、第十二章 容器零部件,第一节 法兰连接 第二节 容器支座 第三节 容器的开孔补强 第四节 容器附件,一、法兰连接结构与密封原理 1、密封组成 被连接件一对法兰； 连接件若干螺栓、螺母； 密封元件垫片。,第十二章 容器零部件,第一节 法兰连接,2、连接结构,第十二章 容器零部件,法兰连接结构（全剖）,第十二章 容器零部件,法兰连接结构,二、法兰密封原理,法兰密封面泄漏的原因： 密封垫表面与法兰密封面之间有空隙,或截面内有毛细管泄漏通道。 密封面两侧介质有压差推动力。 从法兰密封连接过程看其密封原理： （1）安装过程拧紧螺栓,垫片被压紧（垫内毛细 管被切断；消除了与法兰密封面之间的空隙）。 垫片单

2、位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。 当垫片密封比压达到某一值时，便具备了初始密封条件，此时的比压称为预紧密封比压。,第十二章 容器零部件,（2）工作条件下介质压力和温度均升高。,螺栓被拉伸，法兰变形，法兰密封面 相对有分离趋势。致使垫片比压下降。 垫片回弹，补偿或部分补偿了法兰分离的位移。 此时的残余比压若不小于某一值（称为工作密封比压），仍可保持良好密封状态。否则，将发生泄漏。,第十二章 容器零部件,三、法兰的结构与分类 1、按法兰接触面分为： 窄面法兰整个接触面在螺栓孔内，如榫槽面 宽面法兰法兰接触面在中心圆的内外两侧，螺 栓从垫片中穿过，用于中低压或垫片 较软的场合，如平面、凹凸面

3、。,第十二章 容器零部件,2、按其整体性程度分为： （1）松式法兰 法兰不直接固定在壳体上或虽然固定而不能保证法兰与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构。因不需焊接，法兰盘可以采用与设备或管道不同的材料制备。,平焊环松套板式,翻边松套板式,第十二章 容器零部件,（2）整体法兰 将法兰与壳体锻或铸成一体或全焊透，典型的整体法兰有一个锥形的颈脖，故又称高（长）颈法兰。法兰受力后会使容器产生附加弯曲应力。,第十二章 容器零部件,(3)任意式法兰,这种法兰与壳体连成体，刚性比整体法兰差 。,3、法兰的形状 绝大多数法兰的形状为圆盘形或带颈的圆盘形， 也有少量方形、椭圆形法兰盘,第十二章 容器零部件,四、

4、影响法兰密封的因素,1. 螺栓预紧力 大小合适。 垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量(四的倍数）。 对称拧紧的方法。,第十二章 容器零部件,2. 压紧面（密封面)形式,第十二章 容器零部件,3. 垫片性能,垫片密封面的塑性变形能力 实现初始密封； 垫片材料及结构的回弹能力 提高工作状态下的残余密封比压。 耐腐蚀能力。 力学性能，尤其抗高温蠕变能力。 工作温度下的变质硬化或软化性。,第十二章 容器零部件,垫片类型：,第十二章 容器零部件,第十二章 容器零部件,非金属软垫片 适应于常中温和中低压 主要配合密封面： 平型 凹凸型 榫槽型,第十二章 容器零部件,缠绕垫片 材料：薄低碳钢与石棉绕制成 主

5、要配合密封面：平型 凹凸型 榫槽型,第十二章 容器零部件,金属包垫片 材料：石棉橡胶垫外包金属薄片 主要配合密封面： 平型 凹凸型 榫槽型,第十二章 容器零部件,透镜垫片 适用于高压管件密封 主要配合密封面： 锥形密封面,第十二章 容器零部件,八角形截面垫圈 适于中，高温和中高压 主要配合密封面： 梯形槽,4. 法兰的刚度 法兰在外力作用下抵抗变形的能力。 刚度小受力后变形大，垫片受力不均，易泄漏。,法兰受力,思考： 法兰将 如何 变形？,第十二章 容器零部件,法兰变形1,法兰轴向翘曲变形,法兰变形2,法兰环向翘曲变形,第十二章 容器零部件,增加法兰厚度； 减小螺栓力作用的力臂（即缩小螺栓中心

6、直径）； 增大法兰盘外径； 螺栓数量要足够。,提高法兰刚度的办法：,第十二章 容器零部件,五. 操作条件,压力高介质泄漏的推动力大。 温度高 介质的粘度低，渗透性强，容易泄漏； 介质的腐蚀性能增强； 法兰、螺栓及垫片易发生蠕变，垫片比压下降； 非金属垫片易发生老化，丧失塑性。 温度压力联合作用，并且反复波动，垫片容易发生“疲劳” 失效。,第十二章 容器零部件,五、法兰标准及选用 1、压力容器法兰标准 压力容器法兰分为平焊法兰和对焊法兰。其中平焊法兰又分甲、乙两种形式。图形与标准号如下： （1）平焊法兰,第十二章 容器零部件,甲型平焊法兰 （JB/T 4701-2000),乙型平焊法兰 （JB/

7、T 4702-2000）,（2) 对焊法兰,第十二章 容器零部件,长颈对焊法兰 （JB/T 4703-2000）,确定法兰连接尺寸的基本参数： 公称压力（PN）和公称直径（DN) .公称直径的确定 管法兰与相联接管子的公称直径相同; 压力容器法兰 板卷筒体;与相联接筒体的公称直径相同； 无缝钢管作筒体;与相联接无缝管的公称直径相同。,压力容器法兰的选用,第十二章 容器零部件,.公称压力的确定： 基准：以16MnR在 200时的力学性能为基准确定法兰尺寸系列。 即基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该法兰的公称压力。,法兰公称压力的确定：,第十二章 容器零部件,法兰标记 法兰类型分为一般法兰和衬

8、环法兰，一般法兰代号为“法兰”，衬环法兰的代号为“法兰C”。 法兰密封面型式代号见表12-4,第十二章 容器零部件,法兰标准的标记方法：,2.管法兰,管法兰标准： 1）HG 20592206351997 钢制管法兰、垫片、紧固件 2）GB 91129123 钢制管法兰 注：压力容器安全技术监察规程推荐： HG 20592206351997 。,第十二章 容器零部件,HG 20592-1997 管法兰类型：,a.板式平焊,b.带颈对焊法兰,第十二章 容器零部件,c.带颈平焊,d.承插焊,e.平焊环松套板式,f.翻边松套板式,第十二章 容器零部件,g.螺纹法兰,h.法兰盖,方法兰,椭圆形法兰,第十

9、二章 容器零部件,第二节 容器支座,支座是承受容器和固定容器不可缺少的部件，在某些场合下还要承受操作时的振动，地震载荷，以及户处的还要承受风载荷。 支座一般分为两大类：卧式容器支座和立式容器支座。,第十二章 容器零部件,一、卧式容器支座 分为三种：鞍座、圈座和支腿 鞍座：应用最广泛，卧式贮槽和热交换器上应用较广； 圈座：大直径薄壁容器和真空操作的容器，或支承数多于两个时，采用圈座比鞍座力更好； 支腿：小型卧式容器，为使结构简化采用支腿,1、双鞍式支座 1）受力：最大剪力：鞍座处；最大弯矩：筒体中心处；所以，危险截面出现在筒体中心处和鞍座处。 2）鞍座的最佳位置：A0.2L，且尽可能使A0.5R

10、O,第十二章 容器零部件,2、鞍座标准及其标记,鞍座分为轻型（A）和重型（B）（BB）。 固定式F型； 活动式S型。 标准号：JB/T4712-1992 . 鞍座标记： JB/T4712-1992 鞍座 型号公称直径-F或S 例如：DN2600的轻型鞍座标记为 JB/T4712-1992 鞍座A2600-F JB/T4712-1992 鞍座A2600-S,第十二章 容器零部件,二、立式容器支座 中小型直立容器：耳式支座、腿式支座、支承式支座； 高大的塔设备：裙式支座。,第十二章 容器零部件,1、耳式支座 特点：由筋板和支脚板组成，广泛用于中、小型立式设备，一般这些容器的高径比不大于5，总高度不

11、大于10m 优点：简单轻便；缺点：对器壁产生较大局部应力,分类： 分A型（短臂）和B型（长臂），都可带垫板或不带垫板（AN、BN）；B型支座有较宽安装尺寸，故当设备外面有保温层或者将设备直接放在楼板上时，用B型。 标记：,第十二章 容器零部件,2、支承式支座,对于高度不大的中小型设备，可采用支承式支座。支承式支座已经标准化，它分为A、B两类，A类由钢板拼焊而成,B类由钢管制作，两类都带垫板。,支承式标准JB/T 47241992。,3、腿式支座,腿式支座与支承式支座的最大区别在于：腿式支座是支承在容器的圆柱体部分，而支承式支座是支承在容器的底封头上,腿式标准JB/T 47131992。,第十二

12、章 容器零部件,4、裙式支座,裙式支座是高大的塔设备最广泛采用的一种支座形式。它与前三种支座不同。目前尚无标准，它的各部分尺寸均需通过计算或实践经验确定。 有关裙式支座的结构及其设计计算可参见 JB/ 47102005钢制塔式容器。,第十二章 容器零部件,第三节 容器的开孔补强,开孔削弱了器壁材料，破坏了原有应力分布并引起应力集中；壳体与接管连接处形成结构不连续应力；壳体与接管的拐角处因不等截面过渡面引起应力集中。 这样会引起附加弯曲应力，导致的应力集中是原有基本应力的数倍，加上其它载荷作用，开孔接管结构在制造过程中又不可避免产生缺陷和残余应力，使开孔和接管的根部成为压力容器出现疲劳破坏和脆性

13、裂口的薄弱部位，因此需要采取一定的补强措施。,1、开孔补强的原因,第十二章 容器零部件,一、开孔补强设计的原则与补强结构 1、补强设计原则,第十二章 容器零部件,1）等面积补强法的设计原则 规定局部补强的金属截面积必须等于或大于开孔所减去的壳体截面积，其实质在于补强壳壁的平均强度，即用与开孔等截面的外加金属来补偿被削弱的壳壁强度。 优点：补强结果比较安全可靠。 缺点：设计计算较复杂，且比较保守；不能完全解决应力集中问题。,2）塑性失效补强原则 基本点是：开孔容器在接管处达到全域塑性时 的极限压力应等于无孔壳体的屈服压力；同时，按弹性计算的最大应力应不超过2 ，即,表明，如果将薄膜应力控制在许用

14、应力以下，应力集中区的最大应力集中系数可以允许达到3.0。 这种补强方法只允许采用整体锻件补强结构。,第十二章 容器零部件,2.补强结构,（1）补强圈结构,优点： 制造方便、造价低 使用经验成熟，常 用于中、低压容器。 缺点：会有应力集中，温 差应力，抗疲劳能 力差。,补强圈已有标准：JB/T 47362002和HG 2l5061992， 可参考选用,第十二章 容器零部件,（2）厚壁管补强结构,（3）整体补强结构,增加壳体的厚度，或 用全焊透的结构型式 将厚壁接管或整体补 强锻件与壳体相焊。,第十二章 容器零部件,二、适用的开孔范围,当采用局部补强时，GB 1501998规定，筒体及封 头上开

15、孔的最大直径不得超过以下数值： （1） 圆筒Di1500mm，开孔最大直径d1/2Di， 且d520mm； （2） 圆筒Di1500mm时，开孔最大直径d1/3Di， 且d1000mm； （3） 凸形封头或球壳的开孔最大直径d1/2Di。 （4） 锥壳开孔最大直径d1/3Di，Di为开孔中心处 的锥壳内直径。,第十二章 容器零部件,三、允许不另行补强的条件 壳体开孔满足下列全部条件要求时，可不另行补强 1）设计压力2.5Mpa； 2）两相邻开孔中心的间距应不小于两孔直径之和的两 倍； 3）接管公称外径89mm； 4）按管最小壁厚应满足最小厚度要求（表1212）。,第十二章 容器零部件,四.等面

16、积补强的设计方法,等面积补强就是使补强的金属量等于或大于开孔 所削弱的金属。即补强金属在通过开孔中心线的纵截 面上的正投影面积，必须等于或大于壳体由于开孔而 在这个纵截面上所削弱的正投影面积。,具体计算参见GB l501998,第十二章 容器零部件,第四节 容器附件,（1）工艺接管,（2）仪表类接管,一、接管,第十二章 容器零部件,接管长度必须很短时可用凸缘代替(又叫突出接口),凸缘本身有加强作用，不需另外补强。 当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。 凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根据所选用的管法兰来确定,二、凸缘,第十二章 容器零部件,三、手孔与人孔,检查设备内部空间以及安装和拆卸内部构件。

17、手孔直径150mm250mm，标准手孔公称直径有DN150和DN250两种。 手孔结构：容器上接一短管，其上盖一盲板。,第十二章 容器零部件,人孔: 设备直径超过900mm,开设人孔 人孔的形状有圆形和椭圆形.椭圆形人孔短轴与筒身 轴线平行 圆形人孔直径400mm600mm,容器压力不高或 有特殊需要时,直径可以大一些 椭圆形人孔(或称长圆形人孔)的最小尺寸为 400mm300mm 人孔:筒节,法兰,盖板和手柄,手孔(HG 2151521527-95)和人孔(HG 2152821535-95)已有标准，设计时根据设备的公称压力，工作温度以及所用材料等按标准直接选用。,第十二章 容器零部件,水平

18、吊盖人孔,第十二章 容器零部件,回转盖快开人孔,第十二章 容器零部件,四、视镜,观察内部，也可用作物料液面指示镜。 分为不带颈视镜和带颈视镜,视镜已经标准化，化工生产中常用的还有 压力容器视镜，带灯视镜，带灯有冲洗孔 的视镜，组合视镜等。,第十二章 容器零部件,不带颈视镜凸缘构成，结构简单，不易结料， 有比较宽阔的视察范围,第十二章 容器零部件,当视镜需要斜装或设备直径较小时，则需采用带颈视镜,第十二章 容器零部件,五、液面计,公称压力不超过0.7MPa，开长条孔，矩形凸缘 或法兰把玻璃固定在设备上.承压容器，一般 都是将液面计通过法兰，活接头或螺纹接头与 设备联接在一起。,第十二章 容器零部件,设备直径大，可同时用几组液面计接管。 现有标准中有： 反射式玻璃板液面计，反射式防霜液面计， 透光式板式液面计和磁性液面计,第十二章 容器零部件,六、设备吊耳,设备吊耳主要是起吊设备用的， 目前已有标准(HG/T 215741994) 此标准共列入三类（六种型式）吊耳， 有顶部板式吊耳、侧壁板式吊耳和轴式吊耳,第十二章 容器零部件,