壓力容器設(shè)計-密封裝置設(shè)計

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1、螺 栓 法 蘭 連 接 結(jié) 構(gòu)及 密 封 設(shè) 計高 壓 密 封 結(jié) 構(gòu) 螺 栓 法 蘭連 接 結(jié) 構(gòu) 密 封 機(jī) 理 泄 漏 形 式 螺 栓 法 蘭 連 接 的 密 封 條 件1、 預(yù) 緊 工 況 -初 始 密 封 條 件墊 片 比 壓 力 （ y） -在 預(yù) 緊 工 況 下 ， 形 成 初 始 密 封 條 件 時 墊片 單 位 面 積 上 所 受 的 最 小 壓 緊 力 。要 求 預(yù) 緊 工 況 下 ， 墊 片 單 位 面 積 上 的 壓 緊 力 不 小 于 y， 否 則介 質(zhì) 會 發(fā) 生 泄 漏 。 2、 操 作 工 況 -工 作 密 封 條 件操 作 密 封 比 壓 -操 作 時 ， 為

2、 保 證 密 封 ， 墊 片 單 位 面 積 上 必 須維 持 的 壓 緊 力 ， 通 常 取 m倍 的 計 算 壓 力 （ mP C） 。 保 證 密 封 的 條 件預(yù) 緊 時 ， 法 蘭 密 封面 上 的 比 壓 不 低 于預(yù) 緊 密 封 比 壓 y 工 作 時 ， 法 蘭 密 封 面上 的 比 壓 不 低 于 操 作密 封 比 壓 ， 即 m倍 的介 質(zhì) 計 算 壓 力 影 響 密 封 的 因 素螺 栓 預(yù) 緊 力 法 蘭 剛 度 壓 緊 面 形 式和 加 工 質(zhì) 量 墊 片 性 能 操 作 條 件 密 封 性 設(shè) 計（ 壓 緊 面 、 墊 片 、 螺 栓 ） 法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) 簡 介 法

3、 蘭 強(qiáng) 度 計 算 方 法 簡 介螺 栓 法 蘭 連 接 設(shè) 計 壓 緊 面 形 式 平 面 形 、 O形 、 波 形 、 齒 形 、 八 角 形 、 橢 圓 形 等 非 金 屬 墊 片 常 用 材 料 ： 石 棉 橡 膠 板 、 橡 膠 板 、 聚 四 氟 乙 烯 、合 成 纖 維 、 石 墨 等 。 金 屬 墊 片 常 用 材 料 ： 銅 、 鋁 、 低 碳 鋼 、 不 銹 鋼 、 合 金 等 。 組 合 式 墊 片包 括 ： 金 屬 包 墊 片 ； 纏 繞 式 墊 片 ； 帶 骨 架 的 非 金 屬墊 片 等 。 墊 片 形 狀墊 片 類 型 墊 片 墊 片 斷 面 形 式 要 有 全

4、 面 的 觀 念 ， 綜 合 考 慮 溫 度 、 壓 力 、 介 質(zhì) 、壓 緊 面 形 式 等 方 面 要 求 ， 其 中 溫 度 和 壓 力 是 影 響 密封 的 主 要 因 素 ， 也 是 選 擇 墊 片 的 主 要 依 據(jù) 。 在 保 證 密 封 的 前 提 下 ， 盡 量 選 用 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 價 格便 宜 、 便 于 安 裝 和 更 換 的 墊 片 。 依 據(jù) 標(biāo) 準(zhǔn) 和 規(guī) 范 ， 重 視 實 踐 經(jīng) 驗 。 墊 片 選 用 表 （ 表 4-10） 墊 片 選 擇 原 則 1、 預(yù) 緊 工 況 Fa=DGby DG-墊 片 計 算 直 徑 b-墊 片 有 效 密 封 寬 度

5、螺 栓 載 荷 Wa=Fa2、 操 作 工 況 FP=2DGbmPC 螺 栓 載 荷 WP=F+FP = +2DGbmPC CGPD24 螺 栓 載 荷螺 栓 設(shè) 計 預(yù) 緊 工 況 ：操 作 工 況 ：取 Am=max Aa， AP baa WA tbPP WA nAd m4 0 螺 栓 直 徑 ）螺 栓 最 小 間 距 （ 表法 蘭 有 效 厚 度螺 栓 公 稱 直 徑螺 栓 最 大 間 距 ： 12-4 )5.0( 62)45.3( max fB fBBd mdLdL 螺 栓 間 距 的 限 制 螺 栓 是 法 蘭 密 封 連 接 中 的 重 要 元 件 ， 對 其 基 本 要求 是 強(qiáng)

6、 度 要 高 、 韌 性 要 好 。 螺 母 更 換 比 螺 栓 容 易 ， 且 螺 母 價 廉 ， 所 以 要求 螺 栓 材 料 的 強(qiáng) 度 比 螺 母 高 。 為 避 免 螺 栓 和 螺 母 咬 死 或 膠 合 ， 要 求 螺 栓 材料 的 硬 度 比 螺 母 高 HB30以 上 。 對 于 t-20 的 螺 栓 ， 要 求 選 用 低 合 金 鋼 ， 并進(jìn) 行 夏 比 V形 缺 口 低 溫 沖 擊 試 驗 。 螺 栓 材 料 任 意 式 法 蘭整 體 法 蘭松 式 法 蘭按 結(jié) 構(gòu) 形 式管 道 法 蘭容 器 法 蘭按 使 用 場 合法 蘭 類 型 鋼 制 管 法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn)容 器 法

7、蘭 標(biāo) 準(zhǔn)法 蘭 標(biāo) 準(zhǔn) JB47004707-2000 壓 力 容 器 法 蘭 GB91129125HG2059220635-1997 鋼 制 管 法 蘭 、 墊 片 、 緊 固 件 JB/T 7490 * 一 對 相 配 的 法 蘭 必 須 選 用 同 一 標(biāo) 準(zhǔn)法 蘭 公 稱 直 徑 （ DN） 與 法 蘭 相 配 的 筒 體 、 封 頭 或 管 子 的 公 稱 直 徑 。法 蘭 公 稱 壓 力 （ PN） 指 定 材 料 的 法 蘭 在 指 定 溫 度 下 的 最 大 工 作 壓 力 。美 洲 體 系歐 洲 體 系法 蘭 公 稱 壓 力 等 級* 兩 個 體 系 間 不 能 互 相 配

8、 用注 意 塑 性 失 效 設(shè) 計 準(zhǔn) 則塑 性 分 析 彈 性 失 效 設(shè) 計 準(zhǔn) 則彈 性 分 析 (*) (*)法 法彈 性 分 析 設(shè) 計 計 算 方 法 WatersTimoshenko法 蘭 強(qiáng) 度 計 算 方 法 簡 介 應(yīng) 力 分 析 模 型 法 蘭 強(qiáng) 度 校 核 條 件 ： tntfH 5.2 5.1min tfR tfT tfRH 2 tfTH 2 1、 工 作 可 靠 ， 在 正 常 壓 力 和 溫 度 波 動 范 圍內(nèi) 均 能 保 證 密 封 。2、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 緊 湊 ， 裝 拆 、 維 修 方 便 。3、 密 封 元 件 能 耐 介 質(zhì) 腐 蝕 且 價 格 便

9、 宜 。1、 金 屬 密 封 元 件2、 窄 面 或 線 接 觸 密 封3、 自 緊 或 半 自 緊 密 封高 壓 密 封 的 基 本 要 求高 壓 密 封 的 基 本 特 點高 壓 密 封 結(jié) 構(gòu) 特 點 ： 強(qiáng) 制 式 密 封 采 用 窄 面 金 屬 墊 片 主 螺 栓 直 徑 大適 用 范 圍 ： t 200C Di 1000mm平 墊 密 封 優(yōu) 點 ： 螺 紋 套 筒 代 替 主 螺 栓 ，承 載 能 力 大 ， 裝 拆 方 便 。 預(yù) 緊 螺 栓 直 徑 小缺 點 ：螺 紋 套 筒 可 能 銹 蝕而 拆 卸 困 難 。（ 螺 紋 套 筒 可 用主 螺 栓 代 替 ）適 用 范 圍

10、：大 直 徑 、 高 壓 力卡 扎 里 密 封 雙 錐 密 封 g的 大 小錐 環(huán) 剛 度錐 環(huán) 尺 寸預(yù) 緊 力 的 大 小 1、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 裝 拆 方 便 、 密 封 可 靠 。2、 半 自 緊 密 封 ， 主 螺 栓 直 徑 較 小 。3、 壓 力 和 溫 度 波 動 時 也 能 保 證 良 好 密 封 。適 用 范 圍 ： P=6.435MPa t =0400C Di =4002000mm雙 錐 密 封雙 錐 密 封 特 點 1、 全 自 緊 式 密 封 ， 壓 力 和 溫 度 的 波 動 不 會 影 響 密 封 可 靠 性 。 2、 取 消 了 主 螺 栓 ， 使 筒 體

11、端 部 尺 寸 減 小 。 零 件 多 、 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 。優(yōu) 點缺 點 伍 德 密 封 C形 環(huán) 密 封 O形 環(huán) 密 封 其 它 密 封 結(jié) 構(gòu) 環(huán) 形 內(nèi) 腔 可 增加 墊 片 彈 性 和自 緊 作 用 ， 補償 溫 度 波 動 對密 封 的 影 響 。 1、 透 鏡 墊 和 錐 形 密 封 面 線 接 觸 ， 密 封 容 易 。 2、 管 道 可 小 范 圍 偏 轉(zhuǎn) ， 自 位 性 好 。 3、 松 式 法 蘭 ， 管 道 所 受 附 加 力 矩 小 。特 點 高 壓 管 道 密 封 1、 改 善 密 封 接 觸 表 面2、 改 進(jìn) 墊 片 結(jié) 構(gòu)3、 采 用 焊 接 密 封 元 件

12、提 高 高 壓 密 封 性 能 的 措 施 螺 栓 法 蘭 密 封 設(shè) 計 計 算螺 栓 載 荷 計 算 1、 預(yù) 緊 載 荷 分 析 （ 1） 壓 緊 墊 片 所 需 螺 栓 力代 入 幾 何 關(guān) 系 ：（ 2） 消 除 徑 向 間 隙 g所 需 螺 栓 力 111 WWWWa 2、 操 作 載 荷 分 析 （ 1） 內(nèi) 壓 對 平 蓋 的 軸 向 力（ 2） 徑 向 擴(kuò) 張 力 的 軸 向 分 力h h（ 3） 回 彈 力 的 軸 向 分 力h 強(qiáng) 度 削 弱 不 連 續(xù) 應(yīng) 力 局 部 應(yīng) 力 焊 接 缺 陷 和 殘 余 應(yīng) 力 開 孔 接 管 部 位 的 應(yīng) 力 集 中 允 許 不 另

13、 行 補 強(qiáng) 的 最 大 開 孔 直 徑 開 孔 最 大 直 徑 的 限 制 有 效 補 強(qiáng) 范 圍 nt C1+2C2 Ct etB di+2Ch 1h 2 C e n （ 一 ） 開 孔 削 弱 的 面 積)1(2 ret fdA tntbrf 其 中 ：)1(25.0 ret fdA pdA 5.0 （ 二 ） 補 強(qiáng) 金 屬 面 積殼 體 )1)(2)(1 reete fdBA 接 管 retrtet fChfhA )(2)(2 2212 焊 縫 203 212 hA 單 條 焊 縫 ：補 強(qiáng) 圈 面 積 )( 3214 AAAAA 補 強(qiáng) 圈 厚 度 T 橢 圓 形 封 頭當(dāng) 開 孔 位 于 以 封 頭 中 心 為 中 心 80%封 頭 內(nèi) 直 徑的 范 圍 內(nèi) 時 : ct ic pDpK 5.02 1 在 此 范 圍 以 外 開 孔 時 ， 按 橢 圓 封 頭 壁 厚 式 計 算 。蝶 形 封 頭當(dāng) 開 孔 位 于 封 頭 球 面 部 分 內(nèi) 時 : )1M(5.02 即 ct ic pRp在 此 范 圍 以 外 開 孔 時 ， 按 碟 形 封 頭 壁 厚 式 計 算 。