第十一章容器(róngqì)零部件設計精品資料主要(zhǔyào)內(nèi)容：法蘭聯(lián)接結構與密封原理(yuánlǐ)；法蘭標準及選用。容器支座的類型和其它附件的結構與應用。開孔補強的原理(yuánlǐ)與方法。精品資料第一節(jié)法蘭聯(lián)接(liánjiē) 生產(chǎn)工藝要求，或為制造、運輸、安裝、檢修方便，常采用可拆卸的聯(lián)接結構。 常見的可拆卸結構有：法蘭聯(lián)接螺紋聯(lián)接承插式聯(lián)接。 可拆卸聯(lián)接應確保接口密封的可靠性。 法蘭聯(lián)接強度較好和緊密性，適用尺寸范圍寬，設備和管道應用最普遍(pǔbiàn)。 法蘭聯(lián)接不能很快裝配與拆卸，制造成本較高。 設備法蘭與管法蘭均已制定出標準。根據(jù)公稱直徑和公稱壓力，可以從標準中查到，少量超出標準規(guī)定范圍法蘭，才需進行設計。精品資料一、法蘭聯(lián)接結構(jiégòu)與密封原理組合(zǔhé)件聯(lián)接件強度破壞很少見，多是密封不好而泄漏。設計中要防止介質(zhì)泄漏。精品資料法蘭密封(mìfēng)的原理 預緊力壓緊墊片。 壓緊應力（墊片密封比壓力）到一定數(shù)值使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。 密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。 墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預緊力越大，螺栓(luóshuān)和法蘭尺寸也越大，所以墊片不應過寬，更不應該把整個法蘭面都鋪滿墊片。精品資料 工作狀態(tài)內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應力。墊片有足夠回彈，補償變形(biànxíng)，預緊密封比壓值不小于某一值(工作密封比壓)，保持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。 密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓和法蘭須有足夠大的強度和剛度，不發(fā)生過大的變形(biànxíng)。精品資料二、法蘭的分類(fēnlèi)精品資料（一）整體(zhěngtǐ)法蘭１．平焊法蘭，制造容易，應用廣泛(guǎngfàn)，但剛性較差。精品資料 法蘭附近筒壁的截面上，將產(chǎn)生附加(fùjiā)的彎曲應力。所以平焊法蘭適用的壓力范圍較低（PN<4.0MPa）。平焊法蘭的適用范圍：精品資料２．對焊法蘭又稱高頸法蘭或長頸法蘭。頸提高剛性，厚度比筒體厚，降低根部彎曲應力。對接焊縫，比平焊法蘭的角焊縫強度(qiángdù)好，對焊法蘭適用于壓力、溫度較高或設備直徑較大的場合。精品資料（二）松式法蘭法蘭與容器或管道(guǎndào)不連接，比整體式連接強度差。精品資料 法蘭盤可用不同(bùtónɡ)材料，用于銅制、鋁制、陶瓷、石墨及其非金屬材料的設備或管道上。 受力后無附加彎曲應力，只適用于壓力較低場合。精品資料（三）任意(rènyì)式法蘭 整體(zhěngtǐ)性介于整體(zhěngtǐ)法蘭和松式法蘭之間，包括未焊透的焊接法蘭。圓形法蘭最常見，方形法蘭利于管子排列緊湊，橢圓形法蘭常用于閥門和小直徑的高壓管子上。精品資料三、影響法蘭密封(mìfēng)的因素 影響法蘭密封的因素主要有： 螺栓預緊力； 密封面型式； 墊片性能； 法蘭剛度(ɡānɡdù)； 操作條件。精品資料㈠螺栓(luóshuān)預緊力螺栓預緊力是影響密封一個重要因素。預緊力使墊片壓緊并實現(xiàn)初始密封。預緊力過大則墊片被壓壞或擠出。 預緊力通過(tōngguò)法蘭密封面?zhèn)鬟f給墊片，良好的密封，必須使預緊力均勻地作用于墊片。 當需要預緊力一定時，采取增加螺栓個數(shù)、減小螺栓直徑對密封有利。精品資料1、突面（RF） 光滑平面，可車制密紋水線。結構簡單，加工方便，便于進行防腐襯里。 接觸(jiēchù)面積大，預緊時墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。㈡密封面 法蘭聯(lián)接(liánjiē)密封性能與密封面型式有關，密封面型式選擇，主要考慮壓力、溫度、介質(zhì)。 壓力容器和管道中常用的法蘭密封面型式和特點：精品資料2、凹凸(āotū)面（MFM） 凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用(shìyòng)于壓力較高。精品資料3、榫槽面(TG)槽中墊片不被擠動。螺栓力較小。獲得良好(liánghǎo)的密封效果。結構較復雜，更換墊片較困難。榫面容易損壞。適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。壓力不大時，即使直徑較大，也能很好密封。精品資料4、全平面(píngmiàn)（FF）與環(huán)連接面（RJ）全平面密封適合于壓力較小的場合(chǎnghé)（PN≤1.6MPa）；環(huán)連接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為（6.3MPa≤PN≤25.0MPa）。精品資料5、其他(qítā)類型密封面高壓容器和高壓管道用球面（透鏡(tòujìng)）和橢圓或八角形截面金屬墊片精品資料㈢墊片(diànpiàn)性能墊片適當(shìdàng)變形和回彈能力是形成密封的必要條件。最常用墊片分為：非金屬、金屬、非金屬與金屬混合制的墊片精品資料非金屬墊片(diànpiàn)：橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。柔軟(róuruǎn)耐溫度和壓力性能較金屬墊片差。只適用于常、中溫和中、低壓設備和管道的法蘭密封。精品資料金屬(jīnshǔ)與非金屬(jīnshǔ)混合制墊片： 金屬包墊片及纏繞墊片等。 金屬包墊片用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、0Cr18Ni9等）將非金屬包起來(qǐlái)； 金屬纏繞墊片是薄低碳鋼帶(或合金鋼帶)與石棉帶一起繞制而成。不帶定位圈和帶定位圈。 金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能，適應的溫度與壓力范圍較高一些。精品資料金屬(jīnshǔ)墊片： 材料(cáiliào)一般并不要求強度高，而是要求軟韌。 常用是軟鋁、紫銅、鐵(軟鋼)、蒙耐爾合金(含Ni67％，Cu30％，Cr4～5％)鋼等。 主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯(lián)接密封。墊片材料的選擇： 根據(jù)溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕決定，同時考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。 查表10-15精品資料精品資料㈠壓力容器法蘭標準(biāozhǔn)四、法蘭標準(biāozhǔn)及選用 石油、化工上用的法蘭標準有兩類，一類是壓力容器法蘭標準一類是管法蘭標準精品資料1．平焊法蘭：精品資料精品資料2．對焊法蘭 長頸對焊法蘭有厚度更大的頸，剛性大。 更高壓力(yālì)范圍(PN0.6MPa～6.4MPa)和直徑范圍(DN300mm～2000mm)，適用溫度范圍為-20℃～450℃。 乙型平焊法蘭中DN2000mm以下規(guī)格包括在長頸對焊法蘭的規(guī)定范圍之內(nèi)。兩者聯(lián)接尺寸和法蘭厚度一樣(yīyàng)。DN2000mm以下的乙型平焊法蘭可用軋制長頸對焊法蘭代替，以降低成本。精品資料 平焊與對焊法蘭都有帶襯環(huán)的與不帶襯環(huán)的兩種。 當設備是由不銹鋼制作時，采用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環(huán)，可以(kěyǐ)節(jié)省不銹鋼。精品資料3、公稱(gōngchēng)直徑與公稱(gōngchēng)壓力根據(jù)公稱直徑與公稱壓力由法蘭標準確定法蘭尺寸壓力容器法蘭公稱直徑同壓力容器 例如(lìrú)DN1000mm的壓力容器，應當配用DN1000mm的壓力容器法蘭。精品資料法蘭公稱(gōngchēng)壓力： 與最大操作壓力、操作溫度以及材料有關。 定義：以16MnR在200℃時的機械性能為基準確定法蘭尺寸，在200℃時，它的最大允許操作壓力就認為是具有該尺寸法蘭的公稱(gōngchēng)壓力。 公稱(gōngchēng)壓力PNO.6MPa法蘭，用16MnR制造的，在200℃時，最大允許操作壓力0.6MPa。 高于200℃的最大操作壓力將低于它的公稱(gōngchēng)壓力0.6MPa。 低于200℃仍按200℃確定其最高工作壓力。精品資料 材料改為Q235-A，機械性能比16MnR差，公稱壓力PN0.6MPa的法蘭，200℃操作，最大允許操作壓力也低于公稱壓力。 材料由16MnR改為15MnVR，機械性能優(yōu)于16MnR，公稱壓力PN0.6MPa的法蘭，在200℃操作時，最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。 只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定(quèdìng)了，法蘭的尺寸也就確定(quèdìng)了。精品資料最大允許(yǔnxǔ)工作壓力的確定：精品資料為操作溫度300℃，設計壓力0.6MPa的容器(róngqì)選配法蘭。材料15MnVR按公稱壓力0.6MPa查取。材料20R按公稱壓力1.0MPa查取尺寸。課堂作業(yè)：精品資料㈡管法蘭標準(biāozhǔn)同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，不能互相代用。管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。管法蘭標準查選方法(fāngfǎ)、步驟與壓力容器法蘭同。 GB9119.7-88外，常用標準還有：化工部標準HG20592～HG20602-97；中石化標準SH3406-96等。其中化工部標準中分為歐洲體系、美洲體系等，我國常用的為歐洲體系。精品資料例11-1：塔身與封頭的法蘭。塔內(nèi)徑1000mm，操作溫度280℃，設計(shèjì)壓力0.2MPa。Q235-A。根據(jù)操作溫度、設計(shèjì)壓力和所用材料，應按公稱壓力為0.6MPa查選尺寸。壓力不高，直徑不大，表11-2用甲型平焊法蘭、平面密封面，墊片用石棉橡膠板。法蘭的各部尺寸從附錄表9中查，聯(lián)接螺栓材料Q235-A，M20共36個。精品資料思考題：1.法蘭墊片(diànpiàn)密封的原理是什么？影響密封的因素有哪些？2.法蘭的型式有哪些？各有什么特點？3.法蘭密封面型式有哪些？各適用什么場合？4.常用的墊片(diànpiàn)材料有哪些？作業(yè)：P2241、2、3精品資料概述(ɡàishù)： 容器支座：支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。 結構型式由容器自身的型式?jīng)Q定(juédìng)，分：臥式容器支座立式容器支座球形容器支座第二節(jié)容器支座精品資料㈠鞍式支座(zhīzuò)應用最廣泛的臥式容器支座。 已有標準JB/T4712-92《鞍式支座》，根據(jù)容器公稱直徑和重量選用(xuǎnyòng)。 由橫向筋板、若干軸向筋板和底板焊接而成。在與設備連接處，有帶加強墊板和不帶加強墊板兩種結構。一、臥式容器的支座臥式容器的支座有三種：鞍座、圈座、支腿精品資料鞍座包角120°或150°，安放穩(wěn)定。高度200、300、400和500mm。寬度b根據(jù)容器(róngqì)公稱直徑查出。精品資料 每種型式鞍座又分為(fēnwéi)固定式支座（代號F)：底板上開圓形螺栓孔和滑動式支座（S)：底座開長圓形螺栓孔（安裝）鞍座(ānzuò)的種類與安裝： 鞍座分為A型（輕型）和B型（重型），重型又分為BⅠ～BⅤ五種型號。A型和B型的筋板和底板、墊板等尺寸不同或數(shù)量不同。精品資料鞍座(ānzuò)與筒體端部距離A確定： 當L/D較大，且無加強圈，應盡量利用封頭對支座處筒體的加強作用，取A≤0.25D； 當筒體的L/D較小，d/D較大，或有加強圈時，取A≤0.2L。精品資料㈡圈座采用圈座的情況：對于大直徑薄壁容器(róngqì)和真空容器(róngqì)，因其自身重量可能造成嚴重撓曲；多于兩個支承的長容器(róngqì)。除常溫常壓下操作的容器(róngqì)外，至少應有一個圈座是滑動支承的。精品資料㈢腿式支座(zhīzuò) 簡稱支腿 連接處造成嚴重的局部應力，只適用于小型設備（DN≤1600、L≤5m）。 腿式支座的結構型式、系列(xìliè)參數(shù)等參見標準JB/T4714-92《腿式支座》。精品資料二、立式(lìshì)容器的支座立式容器的支座主要(zhǔyào)有：耳式支座支承式支座裙式支座中、小型直立容器常采用前二種，高大的塔設備則廣泛采用裙式支座。精品資料㈠耳式支座(zhīzuò)簡稱耳座：墊板、筋板和支腳板。廣泛用在反應釜及立式換熱器等直立設備(shèbèi)上。簡單、輕便，但局部應力較大。當設備(shèbèi)較大或器壁較薄應加墊板。不銹鋼制設備(shèbèi)，用碳鋼作支座，防止合金元素流失，也需加一個不銹鋼墊板。精品資料 已標準化JB/T4725-92《耳式支座》。 該標準分A型（短臂）和B型（長臂）（有保溫層或直接放在樓板(lóubǎn)上） 每類又分帶墊板與不帶墊板兩種結構精品資料耳式支座(zhīzuò)選用的方法：（1）估算設備總重，算每個支座（按2個計算）的負荷Q值；（2）確定支座型式，從表11-5或表11-6按允許負荷Q允大于實際負荷Q，選支座。小型(xiǎoxíng)設備耳式支座，可支承在管子或型鋼制的立柱上。大型設備的支座往往擱在鋼梁或混凝土制的基礎上。精品資料㈡支承(zhīchénɡ)式支座 用鋼管、角鋼(jiǎogāng)、槽鋼制作，或用數(shù)塊鋼板焊成， 型式、結構、尺寸及材料JB/T4724-92《支承式支座》。精品資料適用范圍和結構(jiégòu)：支承(zhīchénɡ)式支座分A型和B型。形式支座號適用的公稱直徑（mm）結構特征A1～6DN800～3000鋼板焊制，帶墊板B1～8DN800～4000鋼管焊制，帶墊板精品資料支承式支座(zhīzuò)的選用： 選用見標準規(guī)定，尺寸按表10-8查。 簡單輕便(qīngbiàn) 局部應力較大，當殼體剛度較小、殼體和支座材料差異或溫度差異較大時，或殼體需焊后熱處理，應設置加強板。 加強板的材料應和殼體材料相同或相似。精品資料㈢裙式支座(zhīzuò)塔設備最常用裙式支座。目前(mùqián)還沒有標準。各部分尺寸均需通過計算或實踐經(jīng)驗確定。精品資料思考題：1、臥式容器和立式(lìshì)容器的支座有哪幾種？2、雙鞍座臥式容器支座位置按哪些原則確定？精品資料一、容器(róngqì)的開孔與補強容器(róngqì)為什么要開孔？工藝、安裝、檢修的要求。開孔后，為什么要補強？削弱器壁的強度，出現(xiàn)不連續(xù)，形成高應力集中區(qū)。第三節(jié)容器的開孔與附件精品資料峰值應力通常較高，達到甚至(shènzhì)超過材料屈服極限。局部應力較大，加之材質(zhì)和制造缺陷等,為降低峰值應力，需要對結構開孔部位進行補強，以保證容器安全運行。開孔的形狀(xíngzhuàn)：應力集中和開孔形狀有關，圓孔的應力集中程度最低。精品資料㈠開孔補強的設計(shèjì)與補強結構 在開孔附近區(qū)域增加(zēngjiā)補強金屬，提高器壁強度，滿足強度設計要求。 容器開孔補強的形式分為整體補強和補強圈補強1．整體補強 增加整個殼體的厚度，或用全焊透將厚壁接管或整體補強鍛件與殼體相焊，降低開孔附近的應力。 應力集中的局部性，除非制造或結構需要，一般不把整個容器壁加厚。精品資料2．補強圈補強 開孔周圍貼焊一圈鋼板(gāngbǎn)，即補強圈。 補強圈與器壁搭接，材料相同，補強圈尺寸參照標準確定，或等面積補強。 為方便焊接，外面單面補強。 檢驗緊密性，M10螺孔通入壓縮空氣。精品資料補強圈搭焊結構(jiégòu)的使用范圍：GB150用補強圈結構補強時，規(guī)定： ①鋼材的標準抗拉強度下限值sb≤540MPa；

②補強圈厚度(hòudù)小于或等于1.5dn；

③殼體名義厚度(hòudù)dn≤38mm。精品資料㈡允許(yǔnxǔ)開孔的范圍 筒體及封頭開孔最大直徑不允許(yǔnxǔ)超過： （1）圓筒Di≤1500mm，開孔最大直徑d≤1/2Di，且d≤520mm；圓筒Di＞1500mm時，開孔最大直徑d≤1/3Di，且d≤1000mm；

（2）凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d＜1/2Di。

（3）錐殼開孔最大直徑d≤1/3Di，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。精品資料㈢不需補強的最大開孔直徑(zhíjìng) 計算壁厚考慮了焊縫系數(shù)，鋼板規(guī)格，殼體壁厚超過實際強度，最大應力(yìnglì)值降低，相當于容器已被整體加強。 且容器開孔總有接管相連，其接管多于實際需要的壁厚也起補強作用。 容器材料有一定塑性儲備，允許承受不是十分過大的局部應力(yìnglì)，所以當孔徑不超過一定數(shù)值時，可不進行補強。精品資料殼體開孔滿足(mǎnzú)全部條件，可不另行補強：(1)設計壓力小于或等于2.5MPa；(2)兩相鄰開孔中心的間距(對曲面間距以弧長計算)應不小于兩孔直徑之和的兩倍；(3)殼體名義壁厚大于12mm，接管公稱(gōngchēng)外徑小于或等于80mm；殼體名義壁厚小于或等于12mm，接管公稱(gōngchēng)外徑小于或等于50mm(4)接管最小壁厚滿足表11-9的要求。接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0＞540MPa，全焊透，接管腐蝕裕量1mm。

精品資料二、容器的接口(jiēkǒu)管與凸緣用于裝置測量、控制儀表(yíbiǎo)，或連接其他設備和介質(zhì)的輸送管道。㈠接口管焊接設備的接口管長度精品資料 鑄造(zhùzào)設備接管可與筒體一并鑄出。 螺紋管主要用來接溫度計、壓力表或液面計等，陰螺紋或陽螺紋。精品資料㈡凸緣(tūyuán) 接管長度必須很短時可用凸緣(tūyuán)代替(又叫突出接口)凸緣本身有加強作用，不需另外補強。當螺柱折斷在螺栓孔中，取出較困難。凸緣與管道法蘭配用，聯(lián)接尺寸應根據(jù)所選用的管法蘭來確定。精品資料三、手孔與人孔 檢查設備內(nèi)部(nèibù)空間以及安裝和拆卸內(nèi)部(nè