1、第十二章第十二章 法蘭聯(lián)接法蘭聯(lián)接法蘭聯(lián)接的構(gòu)成法蘭聯(lián)接的構(gòu)成 一對法蘭一對法蘭 一個墊片一個墊片 數(shù)個螺栓、螺母數(shù)個螺栓、螺母12.2 法蘭聯(lián)接概述法蘭聯(lián)接概述n密封性密封性n強度可靠強度可靠n結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單n拆裝方便拆裝方便n經(jīng)濟合理經(jīng)濟合理n滲透滲漏滲透滲漏q墊片材質(zhì)、型式墊片材質(zhì)、型式n界面泄露界面泄露q 取決于密封面取決于密封面聯(lián)接件強度破壞很少見，多是密封不好而泄漏。聯(lián)接件強度破壞很少見，多是密封不好而泄漏。設(shè)計中要防止介質(zhì)泄漏。設(shè)計中要防止介質(zhì)泄漏。法蘭的失效：界面泄漏和滲透泄漏法蘭的失效：界面泄漏和滲透泄漏對法蘭聯(lián)接的要求對法蘭聯(lián)接的要求n法蘭的翹曲變形法蘭的翹曲變形增加增加

2、法蘭厚度法蘭厚度及連接處及連接處器壁厚度器壁厚度減小減小螺栓孔中心圓直徑螺栓孔中心圓直徑增加增加法蘭盤外徑法蘭盤外徑一、法蘭密封原理一、法蘭密封原理1）、預緊工況）、預緊工況n初始密封條件：壓緊應(yīng)力達到一定數(shù)值使初始密封條件：壓緊應(yīng)力達到一定數(shù)值使墊片變形墊片變形，密封面上，密封面上微隙被填滿微隙被填滿- -形成初始密封條件形成初始密封條件n預緊密封比壓：形成初始密封條件時預緊密封比壓：形成初始密封條件時墊圈單位面積上的壓緊力墊圈單位面積上的壓緊力2）、操作工況）、操作工況n內(nèi)壓軸向力拉伸，內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應(yīng)力降低了壓緊應(yīng)力，n墊片有足夠回彈，補償變形，墊片有足夠回彈，補償變形，n當

3、墊圈上的單位面積壓緊力下降到某一臨界值時，當墊圈上的單位面積壓緊力下降到某一臨界值時，回彈不足回彈不足，介質(zhì)發(fā)生泄，介質(zhì)發(fā)生泄漏，漏，-臨界值稱為工作密封比壓臨界值稱為工作密封比壓12.2 壓力容器法蘭壓力容器法蘭n螺栓預緊力一定，密封比壓主要決定于螺栓預緊力一定，密封比壓主要決定于墊片材質(zhì)墊片材質(zhì)n墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證密封比壓，預緊力墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證密封比壓，預緊力越大，螺栓和法蘭尺寸也越大越大，螺栓和法蘭尺寸也越大, ,墊片不應(yīng)過寬墊片不應(yīng)過寬n3)、法蘭密封條件、法蘭密封條件q預緊時：墊圈單位面積上的壓緊力不小于預緊密封比壓預緊時：墊圈單位面積上的壓緊力不小于

4、預緊密封比壓q工作時：墊圈單位面積上的壓緊力高于工作密封比壓工作時：墊圈單位面積上的壓緊力高于工作密封比壓二、法蘭結(jié)構(gòu)與分類二、法蘭結(jié)構(gòu)與分類n1.按墊圈接觸面形式分按墊圈接觸面形式分q窄面法蘭窄面法蘭q寬面法蘭寬面法蘭n2.按法蘭整體性程度分按法蘭整體性程度分q松式法蘭松式法蘭q整體法蘭整體法蘭整體法蘭松式法蘭平焊法蘭平焊法蘭對焊法蘭對焊法蘭未能有效地形成一個整體適用壓力較低可采用不同材質(zhì)，用于銅、鋁、陶瓷和石墨等非金屬容器平：簡單、制造容易、應(yīng)用廣泛，整體性差，剛性差，壓力不太高，對：有效地形成一個整體，殼體與法蘭同時受力，強度和剛度好三、影響密封的主要因素三、影響密封的主要因素n1、法蘭

5、密封面型式、法蘭密封面型式n2、螺栓預緊力、螺栓預緊力n3、墊片、墊片n4 、法蘭剛度、法蘭剛度n5、操作條件、操作條件平面型平面型凹凸凹凸面型面型榫槽面型榫槽面型n結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進行防腐襯里。于進行防腐襯里。n接觸面積大，預緊時墊片接觸面積大，預緊時墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。容易往兩邊擠，不易壓緊。n防止墊片被擠出，防止墊片被擠出，n適用于壓力較高。適用于壓力較高。n槽中墊片不被擠動。槽中墊片不被擠動。n螺栓力較小，密封效果好。螺栓力較小，密封效果好。n適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。n結(jié)構(gòu)較復雜，更換墊片較困難。結(jié)構(gòu)

6、較復雜，更換墊片較困難。n榫面容易損壞。榫面容易損壞。錐形密封面梯形槽密封面錐形密封面梯形槽密封面密封面型式選擇，主要考慮密封面型式選擇，主要考慮壓力、溫度、介質(zhì)壓力、溫度、介質(zhì)螺栓預緊力螺栓預緊力n螺栓力要大小合適，分布均勻螺栓力要大小合適，分布均勻n提高預緊力，可提高密封比壓提高預緊力，可提高密封比壓n過大預緊力可能會把墊片壓壞或擠出過大預緊力可能會把墊片壓壞或擠出n增加螺栓個數(shù)可使力分布均勻，但拆裝更麻煩，另要考慮增加螺栓個數(shù)可使力分布均勻，但拆裝更麻煩，另要考慮扳手空間扳手空間墊片墊片n墊片是法蘭密封的基礎(chǔ)墊片是法蘭密封的基礎(chǔ)n墊片墊片適當變形和回彈能力適當變形和回彈能力是形成密封的必

7、要條件。是形成密封的必要條件。n墊片分類：墊片分類：非金屬非金屬、非金屬與金屬、非金屬與金屬混合混合制的墊片、制的墊片、金屬金屬n墊片材料的選擇：墊片材料的選擇：根據(jù)根據(jù)溫度、壓力溫度、壓力以及以及介質(zhì)介質(zhì)腐蝕決定，同時腐蝕決定，同時考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。非金屬墊片非金屬墊片：材料：材料：橡膠石棉板、橡膠石棉板、聚四氟乙烯聚四氟乙烯等。等。特點：柔軟，但耐溫度和壓力性能較金屬墊片差特點：柔軟，但耐溫度和壓力性能較金屬墊片差適用：只適用于常、中溫和中、低壓設(shè)備和管道適用：只適用于常、中溫和中、低壓設(shè)備和管道金屬墊片：金屬墊片：材料

8、：要求軟韌，一般不要求強度高，材料：要求軟韌，一般不要求強度高，常用軟鋁、紫銅、鐵常用軟鋁、紫銅、鐵( (軟鋼軟鋼) )、蒙耐爾合金、蒙耐爾合金 （含（含Ni67Ni67，Cu30Cu30，Cr4Cr45 5) )鋼等鋼等適用：主要用于中、高溫和中、高壓法蘭密封適用：主要用于中、高溫和中、高壓法蘭密封金屬與非金屬混合制墊片：金屬與非金屬混合制墊片：n用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、用薄金屬板（鍍鋅薄鋼板、0Cr18Ni90Cr18Ni9等）將非金屬包起來；等）將非金屬包起來；n薄低碳鋼帶薄低碳鋼帶( (或合金鋼帶或合金鋼帶) )與石棉與石棉帶一起繞制而成。帶一起繞制而成。金屬包墊片金屬包墊片纏繞墊片纏

9、繞墊片四、容器法蘭標準四、容器法蘭標準n1、類型與結(jié)構(gòu)、類型與結(jié)構(gòu)q甲型平焊法蘭（甲型平焊法蘭（JB5701-2000)q乙型平焊法蘭（乙型平焊法蘭（JB5702-2000)q長頸對焊法蘭（長頸對焊法蘭（JB5703-2000)帶襯環(huán)帶襯環(huán)厚度更大的頸，剛性大。厚度更大的頸，剛性大。更高壓力范圍更高壓力范圍(0.6MPa(0.6MPa6.4MPa)6.4MPa)更高直徑范圍更高直徑范圍(300mm(300mm2000mm)2000mm)，適用溫度范圍為適用溫度范圍為-20-20450450。p平焊與對焊法蘭都有帶襯環(huán)的平焊與對焊法蘭都有帶襯環(huán)的與不帶襯環(huán)的兩種。與不帶襯環(huán)的兩種。p當設(shè)備是由不

10、銹鋼制作時，采當設(shè)備是由不銹鋼制作時，采用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環(huán)，可用碳鋼法蘭加不銹鋼襯環(huán)，可以以節(jié)省不銹鋼節(jié)省不銹鋼。2 2、尺寸系列、尺寸系列n由法蘭標準確定法蘭尺寸的依據(jù)由法蘭標準確定法蘭尺寸的依據(jù)n只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，法蘭的尺寸也就只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，法蘭的尺寸也就確定了。確定了。兩個兩個基本基本參數(shù)參數(shù)公稱直徑公稱直徑：同容器公稱直徑：同容器公稱直徑公稱壓力公稱壓力：分為七個等級：分為七個等級：0.25、0.60、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4法蘭公稱壓力：法蘭公稱壓力：n與材料、操作溫度以及最大操作壓力有關(guān)與材料、操作溫度以及最大操作壓力有關(guān)n

11、定義：以定義：以16MnR16MnR在在200200時的機械性能時的機械性能為基準為基準確定法蘭尺寸，在確定法蘭尺寸，在200200時，它的最大允許操時，它的最大允許操作壓力就認為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。作壓力就認為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。n公稱壓力公稱壓力PN PN 0.6MPa0.6MPa法蘭，用法蘭，用16MnR16MnR制造的，制造的，在在200200時，最大允許操作壓力時，最大允許操作壓力0.6MPa0.6MPa。n高于高于200200的最大操作壓力將低于它的公稱的最大操作壓力將低于它的公稱壓力壓力0.6MPa0.6MPa。n低于低于200200仍按仍按200200確定其最高

12、工作壓力。確定其最高工作壓力。n材料改為材料改為Q235-AQ235-A，機械性能機械性能比比16MnR16MnR差差，公稱壓力，公稱壓力PN0.6MPaPN0.6MPa的法蘭，的法蘭，200200操作，操作，n最大允許操作壓力低于公稱壓力。最大允許操作壓力低于公稱壓力。n材料由材料由16MnR16MnR改為改為15MnVR15MnVR，機械性能優(yōu)于機械性能優(yōu)于16MnR16MnR，公，公稱壓力稱壓力PN0.6MPaPN0.6MPa的法蘭，在的法蘭，在200200操作時，操作時，n最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。3 3、標準中法蘭尺寸的確定、標準中法蘭尺

13、寸的確定4 4、最大允許工作壓力、最大允許工作壓力5 5、容器法蘭的確定、容器法蘭的確定材料材料溫度溫度法蘭形式法蘭形式墊片墊片16MnR200公稱壓力的確定：公稱壓力的確定：按照按照設(shè)計壓力不大于最大允許工作壓力設(shè)計壓力不大于最大允許工作壓力確定確定為操作溫度為操作溫度300300，設(shè)計壓力，設(shè)計壓力0.6MPa0.6MPa的容器選配法蘭（確定公稱壓力）。的容器選配法蘭（確定公稱壓力）。材料材料15MnVR15MnVR按公稱壓力按公稱壓力0.6MPa0.6MPa查取。查取。材料材料20R20R按公稱壓力按公稱壓力1.0MPa1.0MPa查取尺寸。查取尺寸。n法蘭法蘭C-T 800-1.6 J

14、B/T4702 -2000n公稱壓力公稱壓力1.6MPa，公稱直徑，公稱直徑800mm的襯環(huán)榫槽密封面乙的襯環(huán)榫槽密封面乙型平焊法蘭的榫面法蘭型平焊法蘭的榫面法蘭7、法蘭標記選配法蘭步驟n1、根據(jù)公稱直徑和設(shè)計壓力，先初選法蘭結(jié)構(gòu)類型、根據(jù)公稱直徑和設(shè)計壓力，先初選法蘭結(jié)構(gòu)類型n2、根據(jù)設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、法蘭材料，確定法蘭、根據(jù)設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、法蘭材料，確定法蘭公稱壓力公稱壓力n3、根據(jù)公稱工程直徑和公稱壓力，驗證法蘭類型、根據(jù)公稱工程直徑和公稱壓力，驗證法蘭類型n4、根據(jù)法蘭的公稱直徑和公稱壓力，然后查標準確、根據(jù)法蘭的公稱直徑和公稱壓力，然后查標準確定法蘭尺寸定法蘭尺寸n5、根據(jù)法蘭

15、型式、材料、設(shè)計溫度等選配螺栓、螺、根據(jù)法蘭型式、材料、設(shè)計溫度等選配螺栓、螺母及墊片。母及墊片。選配法蘭步驟n公稱直徑公稱直徑n設(shè)計壓力設(shè)計壓力n初選法蘭結(jié)構(gòu)類型初選法蘭結(jié)構(gòu)類型n設(shè)計壓力設(shè)計壓力n設(shè)計溫度設(shè)計溫度n法蘭材料法蘭材料確定法蘭公稱壓力確定法蘭公稱壓力最大允許工作壓力最大允許工作壓力n公稱直徑公稱直徑n公稱壓力公稱壓力n驗證法蘭類型驗證法蘭類型n公稱直徑公稱直徑n公稱壓力公稱壓力n查標準確定法蘭尺寸查標準確定法蘭尺寸n法蘭型式法蘭型式n材料材料n設(shè)計溫度設(shè)計溫度選配螺栓、螺母及墊片選配螺栓、螺母及墊片12345例：例：塔身與封頭的法蘭。塔內(nèi)徑塔身與封頭的法蘭。塔內(nèi)徑1000mm1

16、000mm，操作溫度，操作溫度280280，設(shè)計壓力設(shè)計壓力0.2MPa0.2MPa。Q235-Q235-B。 n壓力不高，直徑不大，根據(jù)操作溫度、設(shè)計壓力、初選甲型平壓力不高，直徑不大，根據(jù)操作溫度、設(shè)計壓力、初選甲型平焊法蘭，平面密封面；焊法蘭，平面密封面；n根據(jù)操作溫度、設(shè)計壓力、所用材料，確定公稱壓力為根據(jù)操作溫度、設(shè)計壓力、所用材料，確定公稱壓力為0.6MPa0.6MPa；n驗證法蘭類型；驗證法蘭類型；n查表得法蘭的各部尺寸，聯(lián)接螺栓查表得法蘭的各部尺寸，聯(lián)接螺栓M20M20，共，共3636個；個；n查表確定螺栓、螺母及墊片；查表確定螺栓、螺母及墊片；n用甲型平焊法蘭、平面密封面，墊片用石棉橡膠板用甲型平焊法蘭、平面密封面，墊片用石棉橡膠板聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓M20M20，共，共3636，材料，材料Q235-AQ235-A13.213.2管法蘭標準管法蘭標準v同樣公稱直徑的容器法蘭和管法蘭的尺寸不相同，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。不能互相代用。v管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，還有鑄鋼法