1、第六章第六章 容器零部件設計容器零部件設計 主要內容：主要內容：法蘭聯接結構與密封原理；法蘭標法蘭聯接結構與密封原理；法蘭標準及選用。準及選用。神紋道神紋道 http:/ 法蘭聯接法蘭聯接 生產工藝要求，或為制造、運輸、安生產工藝要求，或為制造、運輸、安裝、檢修方便，常采用可拆卸的聯裝、檢修方便，常采用可拆卸的聯接結構。接結構。常見的可拆卸結構有：常見的可拆卸結構有：法蘭聯接法蘭聯接螺紋聯接螺紋聯接 承插式聯接。承插式聯接。可拆卸聯接應確保接口密封的可靠性。可拆卸聯接應確保接口密封的可靠性。法蘭聯接強度較好和緊密性，適用尺法蘭聯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。寸范圍寬

2、，設備和管道應用最普遍。法蘭聯接不能很快裝配與拆卸，制造法蘭聯接不能很快裝配與拆卸，制造成本較高。成本較高。神紋道神紋道 http:/ (工作工作密封比壓密封比壓) )，保持良好密封。反之，保持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。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，不發生過大有足夠大的強度和剛度，不發生過大的變形。的變形。二、法蘭的分類二、法蘭的分類（一）整體法蘭（一）整體法蘭平焊法蘭，平焊法蘭，制造容易，應用廣制造容易，應用廣泛，但剛性較差。泛，但剛性

3、較差。法蘭附近筒壁的截面上，將產生法蘭附近筒壁的截面上，將產生附加的彎曲應力。所以平焊法蘭附加的彎曲應力。所以平焊法蘭適用的壓力范圍較低適用的壓力范圍較低（PNPN4.0MPa4.0MPa）。）。平焊法蘭的適用范圍：平焊法蘭的適用范圍：對焊法蘭對焊法蘭又稱高頸法蘭或長頸法蘭。又稱高頸法蘭或長頸法蘭。頸提高剛性，厚度比筒體厚，降頸提高剛性，厚度比筒體厚，降低根部彎曲應力。低根部彎曲應力。神紋道神紋道 http:/ （二）松式法蘭（二）松式法蘭法蘭與容器或管道不連接，比整體法蘭與容器或管道不連接，比整體式連接強度差式連接強度差法蘭盤可用不同材料，用于銅制、法蘭盤可用不同材料，用于銅制、鋁制、陶瓷、

4、石墨及其非金屬材鋁制、陶瓷、石墨及其非金屬材料的設備或管道上。料的設備或管道上。受力后無附加彎曲應力，只適用于受力后無附加彎曲應力，只適用于壓力較低場合壓力較低場合（三）任意式法蘭（三）任意式法蘭整體性介于整體法蘭和松式法蘭之整體性介于整體法蘭和松式法蘭之間，包括未焊透的焊接法蘭。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緊湊，橢圓形法蘭常用于閥門和小直徑的高壓管子上。高壓管子上。三、影響法蘭密封的因素三、影響法蘭密封的因素影響法蘭密封的因素主要有：影響法蘭密封的因素主要有：螺栓預緊力；螺栓預緊力； 密

5、封面型式；密封面型式；墊片性能；墊片性能；法蘭剛度；法蘭剛度；操作條件。操作條件。 螺栓預緊力螺栓預緊力螺栓預緊力是影響密封一個重要因素。螺栓預緊力是影響密封一個重要因素。v預緊力使墊片壓緊并實現初始密封。預緊力使墊片壓緊并實現初始密封。v預緊力過大則墊片被壓壞或擠出。預緊力過大則墊片被壓壞或擠出。 預緊力通過法蘭密封面傳遞給墊片，良預緊力通過法蘭密封面傳遞給墊片，良好的密封，必須使預緊力均勻地作用好的密封，必須使預緊力均勻地作用于墊片。于墊片。當需要預緊力一定時，采取增加螺栓個當需要預緊力一定時，采取增加螺栓個數、減小螺栓直徑對密封有利數、減小螺栓直徑對密封有利 密封面密封面法蘭聯接密封性能

6、與密封面型式法蘭聯接密封性能與密封面型式有關，密封面型式選擇，主要有關，密封面型式選擇，主要考慮壓力、溫度、介質。考慮壓力、溫度、介質。壓力容器和管道中常用的法蘭密壓力容器和管道中常用的法蘭密封面型式和特點：封面型式和特點：1 1、突面（、突面（RFRF）光滑平面，可車制密紋水線。結構簡光滑平面，可車制密紋水線。結構簡單，加工方便，便于進行防腐襯里。單，加工方便，便于進行防腐襯里。接觸面積大，預緊時墊片容易往兩邊接觸面積大，預緊時墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。擠，不易壓緊。2 2、凹凸面（、凹凸面（MFMMFM）凸面和凹面相配合，凹面上放置墊凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用

7、于壓片，防止墊片被擠出，適用于壓力較高。力較高。3 3、榫槽面、榫槽面(TG)(TG)v槽中墊片不被擠動。槽中墊片不被擠動。v螺栓力較小。獲得良好的密封效果。螺栓力較小。獲得良好的密封效果。v結構較復雜，更換墊片較困難。結構較復雜，更換墊片較困難。v榫面容易損壞，榫面容易損壞，適于易燃、易爆、有毒介質及較高壓適于易燃、易爆、有毒介質及較高壓力。力。壓力不大時，即使直徑較大，也能很壓力不大時，即使直徑較大，也能很好密封。好密封。4 4、全平面（、全平面（FFFF）與環連接面（）與環連接面（RJRJ）v全平面密封適合于壓力較小的全平面密封適合于壓力較小的場合（場合（PNPN1.6MPa1.6MPa

8、）；）；v環連接面主要用在帶頸對焊法環連接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為（為（6.3MPa6.3MPaPNPN25.0MPa25.0MPa）。）。5 5、其他類型密封面、其他類型密封面高壓容器和高壓管道用高壓容器和高壓管道用球面（透鏡）和橢圓或八角形截球面（透鏡）和橢圓或八角形截面金屬墊片面金屬墊片 墊片性能墊片性能墊片適當變形和回彈能力是形墊片適當變形和回彈能力是形成密封的必要條件。成密封的必要條件。最常用墊片分為最常用墊片分為 非金屬、非金屬、金屬、金屬、 非金屬與金屬混合制的墊片非金屬與金屬混合制的墊片非金屬墊片：非金屬墊片：橡膠石棉板、聚

9、四氟乙烯等。橡膠石棉板、聚四氟乙烯等。柔軟柔軟神紋道神紋道 http:/ (或合金鋼或合金鋼帶帶) )與石棉帶一起繞制而成。不帶定與石棉帶一起繞制而成。不帶定位圈和帶定位圈。位圈和帶定位圈。金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬金屬包墊片及纏繞墊片較單純的金屬墊片有較好的性能，適應的溫度與墊片有較好的性能，適應的溫度與壓力范圍較高一些。壓力范圍較高一些。 金屬墊片：金屬墊片：材料一般并不要求強度高，而是材料一般并不要求強度高，而是要求軟韌。要求軟韌。常用是軟鋁、紫銅、鐵常用是軟鋁、紫銅、鐵( (軟鋼軟鋼) )、蒙耐爾合金蒙耐爾合金( (含含Ni67Ni67，Cu30Cu30，Cr4Cr45 5) )

10、鋼等。鋼等。主要用于中、高溫和中、高壓法主要用于中、高溫和中、高壓法蘭聯接密封。蘭聯接密封。墊片材料的選擇：墊片材料的選擇：根據溫度、壓力以及介質腐蝕決定，根據溫度、壓力以及介質腐蝕決定，同時考慮密封面形式、螺栓力的同時考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。大小以及裝卸要求等。查表查表4-154-15四、法蘭標準及選用四、法蘭標準及選用石油、化工上用的法蘭標準有石油、化工上用的法蘭標準有兩類，兩類， 一類是壓力容器法蘭標準一類是壓力容器法蘭標準一類是管法蘭標準一類是管法蘭標準 壓力容器法蘭標準壓力容器法蘭標準 1 1平焊法蘭：平焊法蘭：2 2對焊法蘭對焊法蘭 長頸對焊法蘭有厚度更大的頸，

11、剛長頸對焊法蘭有厚度更大的頸，剛性大。性大。更高壓力范圍更高壓力范圍( (PN PN 0.6MPa0.6MPa6.4MPa)6.4MPa)和直徑范圍和直徑范圍( (DNDN300mm300mm2000mm)2000mm)，適用，適用溫度范圍為溫度范圍為-20-20450450。乙型平焊法蘭中乙型平焊法蘭中DN DN 2000mm2000mm以下以下規格包括在長頸對焊法蘭的規定規格包括在長頸對焊法蘭的規定范圍之內。兩者聯接尺寸和法蘭范圍之內。兩者聯接尺寸和法蘭厚度一樣。厚度一樣。DNDN2000mm2000mm以下的乙以下的乙型平焊法蘭可用軋制長頸對焊法型平焊法蘭可用軋制長頸對焊法蘭代替，以降低

12、成本。蘭代替，以降低成本。v平焊與對焊法蘭平焊與對焊法蘭都有帶襯環的與都有帶襯環的與不帶襯環的兩種。不帶襯環的兩種。當設備是由不銹鋼當設備是由不銹鋼制作時，采用碳制作時，采用碳鋼法蘭加不銹鋼鋼法蘭加不銹鋼襯環，可以節省襯環，可以節省不銹鋼。不銹鋼。3 3、公稱直徑與公稱壓力、公稱直徑與公稱壓力根據公稱直徑與公稱壓力由法蘭根據公稱直徑與公稱壓力由法蘭標準確定法蘭尺寸標準確定法蘭尺寸壓力容器法蘭公稱直徑同壓力壓力容器法蘭公稱直徑同壓力容器容器例如例如DN DN 1000mm1000mm的壓力容器，應的壓力容器，應當配用當配用DN DN 1000mm1000mm的壓力容器的壓力容器法蘭。法蘭。 法蘭

13、公稱壓力：法蘭公稱壓力：與最大操作壓力、操作溫度以及與最大操作壓力、操作溫度以及材料有關。材料有關。定義：以定義：以16MnR16MnR在在200200時的機時的機械性能為基準確定法蘭尺寸，在械性能為基準確定法蘭尺寸，在200200時，它的最大允許操作壓時，它的最大允許操作壓力就認為是具有該尺寸法蘭的公力就認為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力。稱壓力。公稱壓力公稱壓力PNPNO.6MPaO.6MPa法蘭，用法蘭，用16MnR16MnR制造的，在制造的，在200200時，時，最大允許操作壓力最大允許操作壓力0.6MPa0.6MPa。高于高于200200的最大操作壓力將低的最大操作壓力將低于它的公稱壓力

14、于它的公稱壓力0.6MPa0.6MPa。低于低于200200仍按仍按200200確定其最確定其最高工作壓力。高工作壓力。神紋道神紋道 http:/ 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。的尺寸不相同，不能互相代用。v管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，管法蘭的型式除平焊、對焊法蘭外，還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法還有鑄鋼法蘭、鑄鐵法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭等。蘭、螺紋法蘭等。v管法蘭標準查選方法、步驟與壓力管法蘭標準查選方法、步驟與壓力容器法蘭同。容器法蘭同。 vGB9119.7-88GB9119.7-88外，常用標準還有：化外

15、，常用標準還有：化工部標準工部標準HG20592HG20592HG20602-97HG20602-97；中石化標準中石化標準SH3406-96SH3406-96等。其中化工等。其中化工部標準中分為歐洲體系、美洲體系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。等，我國常用的為歐洲體系。 例例4-64-6：塔身與封頭的法蘭。塔內徑：塔身與封頭的法蘭。塔內徑1000mm1000mm，操作溫度，操作溫度280280，設計壓力，設計壓力0.2MPa0.2MPa。Q235-AQ235-A。 根據操作溫度、設計壓力和所用材料，應根據操作溫度、設計壓力和所用材料，應按公稱壓力為按公稱壓力為0.6MPa0.6MPa查選尺寸。查選尺寸。壓力不高，直徑不大，壓力不高，直徑不大，表表4-164-16用甲型平焊用甲型平焊法蘭、平面密封面，墊片用石棉橡膠板。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法蘭的各部尺寸從附錄表