1、1234第十二章第十二章 容器零部件容器零部件12.1 法蘭連接法蘭連接 12.2 容器支座容器支座12.3 容器的開孔補強容器的開孔補強12.4 容器附件容器附件512.1法蘭連接法蘭連接 可拆連接必須滿足的基本要求可拆連接必須滿足的基本要求 （1）有足夠的剛度）有足夠的剛度 （2）有足夠的強度）有足夠的強度 （3）能耐腐蝕）能耐腐蝕 （4）成本低廉）成本低廉 （5）拆卸安裝便捷）拆卸安裝便捷法蘭連接結(jié)構(gòu)：法蘭法蘭連接結(jié)構(gòu)：法蘭 密封元件密封元件墊片墊片 連接件連接件螺栓、螺母螺栓、螺母6使用角度分類使用角度分類 壓力容器法蘭：筒體與封頭、筒體與筒壓力容器法蘭：筒體與封頭、筒體與筒體或封頭與

2、管板之間連接的法蘭。體或封頭與管板之間連接的法蘭。 管法蘭：管道與管道之間的連接法蘭。管法蘭：管道與管道之間的連接法蘭。7左上一圖為連接塔節(jié)與塔節(jié)的容器法蘭左上一圖為連接塔節(jié)與塔節(jié)的容器法蘭左上二圖為連接接管的管法蘭左上二圖為連接接管的管法蘭右圖為管法蘭右圖為管法蘭8法蘭的用途管法蘭9被連接件被連接件 連接件連接件 密封元件密封元件 法蘭聯(lián)接法蘭聯(lián)接螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)1-螺栓螺栓 2-墊片墊片 3-法蘭法蘭312第一節(jié)法蘭聯(lián)接第一節(jié)法蘭聯(lián)接 一、法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理一、法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理 1、密封組成、密封組成10泄漏途徑泄漏途徑 密封原理密封原理壓緊面泄漏壓緊面泄漏 墊片

3、滲漏墊片滲漏 當壓力介質(zhì)通過密封口當壓力介質(zhì)通過密封口的的阻力降阻力降大于密封口兩大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)側(cè)的介質(zhì)壓力降壓力降時，介時，介質(zhì)就被密封住質(zhì)就被密封住3122、工作原理、工作原理 螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)1-螺栓螺栓 2-墊片墊片 3-法蘭法蘭11法蘭密封原理預(yù)緊密封比壓：螺栓預(yù)緊，密封面之間的墊片壓緊。密封面上由機械加工形成的微隙微隙被填滿，形成初始密封條件。這個壓緊應(yīng)力叫墊片密封比壓力（MPa）。密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。墊片越寬，為保證應(yīng)有的比壓力，墊片所需的預(yù)緊力就越大，從而螺栓和法蘭的尺寸也要求越大，墊片不應(yīng)過寬，更不應(yīng)該把整個法蘭面都鋪滿墊片。工作密封比壓：當設(shè)

4、備或管道在工作狀態(tài)時，介質(zhì)內(nèi)壓形成的軸向力使螺栓被拉伸，法蘭密封面彼此分離，密封面與墊片之間的壓緊應(yīng)力降低。墊片回彈，補償螺栓和密封面的變形，而使預(yù)緊密封比壓值至少降到不小于某一值(這個比壓值稱為工作密封比壓)，則法蘭密封面之間能夠保持良好的密封狀態(tài)。反之，墊片的回彈力不足，預(yù)緊密封比壓下降到工作密封比壓以下，甚至密封處重新出現(xiàn)縫隙，則此密封失效。因此，為了實現(xiàn)法蘭聯(lián)接處的密封，必須使密封組合件各部分的變形與操作條件下的密封條件相適應(yīng)，即使密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。12通過墊片材料本體毛通過墊片材料本體毛細管的滲透泄漏。可細管的滲透泄漏。可通過對滲透性墊片材通過對滲透

5、性墊片材料添加某些填充劑進料添加某些填充劑進行改良，或與不透性行改良，或與不透性材料組合成型來避免材料組合成型來避免“墊片滲漏墊片滲漏”。沿著墊片與壓緊面之沿著墊片與壓緊面之間的泄漏，泄漏量大間的泄漏，泄漏量大小主要與界面間隙尺小主要與界面間隙尺寸有關(guān)。寸有關(guān)。“壓緊面泄壓緊面泄漏漏”是密封失效的主是密封失效的主要途徑。要途徑。墊片滲漏墊片滲漏壓緊面泄漏壓緊面泄漏泄漏泄漏壓緊面泄漏壓緊面泄漏墊片滲漏墊片滲漏13螺栓法蘭連接的整個工作過程：螺栓法蘭連接的整個工作過程：圖圖12-2（a）尚未預(yù)緊工況、尚未預(yù)緊工況、 （b）預(yù)緊工況、預(yù)緊工況、 （c）操作工況操作工況（a）尚未預(yù)緊工況）尚未預(yù)緊工況

6、 將上、下法蘭壓緊面和墊片的將上、下法蘭壓緊面和墊片的 接觸處的微觀尺寸放大，表面接觸處的微觀尺寸放大，表面 是凹凸不平的，這就是流體泄是凹凸不平的，這就是流體泄 漏的通道。漏的通道。（a）尚未預(yù)緊工況尚未預(yù)緊工況密封機理圖密封機理圖14（b）預(yù)緊工況（無內(nèi)壓）預(yù)緊工況（無內(nèi)壓） 擰緊螺栓，螺栓力通過法蘭壓擰緊螺栓，螺栓力通過法蘭壓緊面作用到墊片上。墊片產(chǎn)生彈性緊面作用到墊片上。墊片產(chǎn)生彈性或屈服變形，填滿凹凸不平處，堵或屈服變形，填滿凹凸不平處，堵塞泄漏通道，形成初始密封條件。塞泄漏通道，形成初始密封條件。 形成初始密封條件時墊片單位面積形成初始密封條件時墊片單位面積上所需的最小壓緊力，稱為

7、上所需的最小壓緊力，稱為“” ” ，單位為，單位為MPaMPa。在預(yù)緊。在預(yù)緊工況下，如墊片單位面積上所受的工況下，如墊片單位面積上所受的小于小于預(yù)緊密封比壓預(yù)緊密封比壓，介質(zhì)即發(fā)，介質(zhì)即發(fā)生泄漏。生泄漏。引入概念引入概念1“預(yù)緊密封比壓預(yù)緊密封比壓”（b）預(yù)緊工況預(yù)緊工況圖圖12-3 密封機理圖密封機理圖其值僅與墊片材料、其值僅與墊片材料、結(jié)構(gòu)與厚度有關(guān)。結(jié)構(gòu)與厚度有關(guān)。15法蘭密封面環(huán)線16通入介質(zhì)通入介質(zhì)壓力上升壓力上升密封比壓下降密封比壓下降導(dǎo)致導(dǎo)致墊片彈性壓縮變形部分產(chǎn)生回彈，使壓墊片彈性壓縮變形部分產(chǎn)生回彈，使壓緊面上的密封比壓力仍能維持緊面上的密封比壓力仍能維持以以保持密封性能。

8、保持密封性能。為保證在操作狀態(tài)時法蘭的密封性為保證在操作狀態(tài)時法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的壓應(yīng)力，能而必須施加在墊片上的壓應(yīng)力，稱為稱為。操作密封比壓往往用介質(zhì)計算壓力操作密封比壓往往用介質(zhì)計算壓力的的m倍表示，倍表示， m稱為稱為“墊片系數(shù)墊片系數(shù)”。引入概念引入概念2“工作密封比壓工作密封比壓”（c）操作工況操作工況（c）操作工況操作工況 圖圖12-3 密封機理圖密封機理圖17二、法蘭的結(jié)構(gòu)與分類二、法蘭的結(jié)構(gòu)與分類寬面法蘭窄面法蘭接觸面形式分類18二、法蘭的結(jié)構(gòu)與分類二、法蘭的結(jié)構(gòu)與分類1、按法蘭接觸面分類：、按法蘭接觸面分類：圖圖12- 窄面法蘭與寬面法蘭窄面法蘭與寬面法蘭窄面法

9、蘭窄面法蘭：法蘭與墊片的整個接觸面積都位于螺紋：法蘭與墊片的整個接觸面積都位于螺紋孔包圍的圓周范圍內(nèi)。孔包圍的圓周范圍內(nèi)。寬面法蘭寬面法蘭：法蘭與墊片的接觸面積都位于法蘭螺：法蘭與墊片的接觸面積都位于法蘭螺栓孔中心圓的內(nèi)外兩側(cè)。栓孔中心圓的內(nèi)外兩側(cè)。19整體法蘭整體法蘭將法蘭與殼體鍛或鑄成一體或全焊透，將法蘭與殼體鍛或鑄成一體或全焊透，典型的整體法蘭有一個錐形的頸脖，典型的整體法蘭有一個錐形的頸脖，故又稱高（長）頸法蘭。法蘭受力后故又稱高（長）頸法蘭。法蘭受力后會使容器產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。會使容器產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。2、按法蘭與設(shè)備或管道的聯(lián)接方式劃分、按法蘭與設(shè)備或管道的聯(lián)接方式劃分整體整體法蘭

10、法蘭20松套法蘭松套法蘭法蘭不直接固定在殼體上或雖然固定而不能保證法蘭法蘭不直接固定在殼體上或雖然固定而不能保證法蘭與殼體作為一個整體承受螺栓載荷的結(jié)構(gòu)。與殼體作為一個整體承受螺栓載荷的結(jié)構(gòu)。圖圖12-6 松套法蘭松套法蘭21松套法蘭松套法蘭22螺紋法蘭螺紋法蘭 法蘭和管壁通過螺紋進行連接，法蘭對管壁產(chǎn)生的附法蘭和管壁通過螺紋進行連接，法蘭對管壁產(chǎn)生的附加應(yīng)力較小。常用于高壓管道。加應(yīng)力較小。常用于高壓管道。圖圖12-7 螺紋法蘭螺紋法蘭23螺紋法蘭螺紋法蘭24圓形、方形和橢圓形3、按法蘭形狀分、按法蘭形狀分圖圖12-8 不同形狀的法蘭不同形狀的法蘭25三、影響法蘭密封的因素三、影響法蘭密封的

11、因素預(yù)緊力應(yīng)均勻地作用到墊片上，可采取減小螺栓直徑、預(yù)緊力應(yīng)均勻地作用到墊片上，可采取減小螺栓直徑、增加螺栓個數(shù)等措施來提高密封性能。增加螺栓個數(shù)等措施來提高密封性能。預(yù)緊力不宜太大，否則使墊片整體屈服喪失回彈能力，預(yù)緊力不宜太大，否則使墊片整體屈服喪失回彈能力，甚至將墊片擠出或壓壞。甚至將墊片擠出或壓壞。適當提高預(yù)緊力可增加墊片的密封能力，即在正常工況適當提高預(yù)緊力可增加墊片的密封能力，即在正常工況下保留較大的接觸面比壓力。下保留較大的接觸面比壓力。預(yù)緊力使墊片壓緊實現(xiàn)初始密封。預(yù)緊力使墊片壓緊實現(xiàn)初始密封。1、螺栓預(yù)緊力、螺栓預(yù)緊力26主要根據(jù)工藝條件、密封口徑以及準備采用的主要根據(jù)工藝條

12、件、密封口徑以及準備采用的墊片等進行（常用墊片等進行（常用5 5種）選擇種）選擇u形狀和粗糙度應(yīng)與墊片相匹配形狀和粗糙度應(yīng)與墊片相匹配;u使用金屬墊片時其壓緊面的質(zhì)量要求比使用非金屬墊片時高；使用金屬墊片時其壓緊面的質(zhì)量要求比使用非金屬墊片時高；u壓緊面表面不允許有刀痕和劃痕；壓緊面表面不允許有刀痕和劃痕；u應(yīng)能均勻地壓緊墊片，保證平面度和垂直度。應(yīng)能均勻地壓緊墊片，保證平面度和垂直度。壓緊面的質(zhì)量要求壓緊面的質(zhì)量要求 壓緊面的型式壓緊面的型式2、壓緊面（密封面）、壓緊面（密封面）27平面型壓緊面平面型壓緊面 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。缺點：是接觸面積大，需要的預(yù)緊比

13、壓大，螺栓承載大，故缺點：是接觸面積大，需要的預(yù)緊比壓大，螺栓承載大，故法蘭等零件要求高、笨重，墊片易擠出，密封性能較差。使法蘭等零件要求高、笨重，墊片易擠出，密封性能較差。使用壓力用壓力P2.5MPa，有毒、易燃、易爆介質(zhì)中不能使用。有毒、易燃、易爆介質(zhì)中不能使用。28凹凸型壓緊面凹凸型壓緊面 由一個凹面和一個凸由一個凹面和一個凸面配合組成。墊片放面配合組成。墊片放凹面中。凹面中。優(yōu)點：便于對中，能優(yōu)點：便于對中，能防墊片擠出。防墊片擠出。可用在可用在P6.4MPa，DN800mm29榫槽型壓緊面榫槽型壓緊面 一榫一槽密封面組成，優(yōu)點一榫一槽密封面組成，優(yōu)點是對中性好，密封預(yù)緊壓力是對中性好

14、，密封預(yù)緊壓力小，墊片不易擠出，不受介小，墊片不易擠出，不受介質(zhì)沖刷，用于易燃易爆密封質(zhì)沖刷，用于易燃易爆密封要求高處。缺點是更換較困要求高處。缺點是更換較困難，榫易損壞。難，榫易損壞。注意：應(yīng)使固定在設(shè)備上的注意：應(yīng)使固定在設(shè)備上的法蘭為槽面法蘭為槽面, ,可拆下部分的法可拆下部分的法蘭為榫面。蘭為榫面。30錐形壓緊面錐形壓緊面 通常用于高壓密封，通常用于高壓密封，其缺點是需要的尺寸其缺點是需要的尺寸精度和表面粗糙度要精度和表面粗糙度要求高。須與求高。須與透鏡式透鏡式墊墊片配合片配合, ,常用于高壓管常用于高壓管道道。 31梯形槽壓緊面梯形槽壓緊面 槽底不起密封作用，是槽底不起密封作用，是槽

15、的內(nèi)外錐面與墊片接槽的內(nèi)外錐面與墊片接觸成梯形觸成梯形, ,形成密封的，形成密封的，與橢圓或八角形截面的與橢圓或八角形截面的金屬墊圈配合。金屬墊圈配合。3 32非金屬墊片非金屬墊片 金屬墊片金屬墊片 金屬金屬非金屬組合墊片非金屬組合墊片 一般要求軟韌，一般要求軟韌，強度要求其次強度要求其次 3、墊片性能、墊片性能33密封失效的主密封失效的主要原因之一要原因之一提高法蘭剛度的措施：提高法蘭剛度的措施：增加法蘭厚度增加法蘭厚度；減小螺栓力作用減小螺栓力作用的力臂的力臂( (即縮小中心圓直徑即縮小中心圓直徑) )；增大法蘭盤外徑增大法蘭盤外徑。剛度不足：過大的翹曲變形剛度不足：過大的翹曲變形4、法蘭

16、剛度、法蘭剛度34圖圖12-15 法蘭的翹曲變形法蘭的翹曲變形 35在壓力、介質(zhì)和溫度的聯(lián)合作用下，尤其是波動在壓力、介質(zhì)和溫度的聯(lián)合作用下，尤其是波動的高溫下，會嚴重影響密封性能，甚至使密封因的高溫下，會嚴重影響密封性能，甚至使密封因疲勞而完全失效。疲勞而完全失效。操作條件操作條件指壓力、溫度及介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)對密封性能指壓力、溫度及介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)對密封性能的影響的影響。 特特 點點高溫下，介質(zhì)粘度小，滲透性大，易泄漏；介質(zhì)高溫下，介質(zhì)粘度小，滲透性大，易泄漏；介質(zhì)對墊片和法蘭的腐蝕作用加劇，增加了泄漏的可對墊片和法蘭的腐蝕作用加劇，增加了泄漏的可能性；法蘭、螺栓和墊片均會產(chǎn)生較大的高

17、溫蠕能性；法蘭、螺栓和墊片均會產(chǎn)生較大的高溫蠕變與應(yīng)力松弛，使密封失效；某些非金屬墊片還變與應(yīng)力松弛，使密封失效；某些非金屬墊片還會加速老化、變質(zhì)，甚至燒毀。會加速老化、變質(zhì)，甚至燒毀。 原原 因因5、操作條件、操作條件36四、法蘭標準及選用四、法蘭標準及選用 平焊法蘭平焊法蘭 對焊法蘭對焊法蘭 甲型甲型 壓力容器壓力容器法法 蘭蘭乙型乙型 1、壓力容器法蘭標準、壓力容器法蘭標準（環(huán)形平板（環(huán)形平板 ）（法蘭帶頸（法蘭帶頸 ）37焊縫形式：圓管或圓孔插入法蘭圓孔中。焊縫形式：圓管或圓孔插入法蘭圓孔中。甲型為甲型為V型坡口，乙型為型坡口，乙型為U型坡口，因此乙型更易焊透，型坡口，因此乙型更易焊透

18、，故其強度和剛度更高。故其強度和剛度更高。比較比較 乙型法蘭帶有一個短筒體，因此剛性較甲型法蘭乙型法蘭帶有一個短筒體，因此剛性較甲型法蘭好，可用于壓力較高，直徑較大的場合；好，可用于壓力較高，直徑較大的場合；平平焊焊法法蘭蘭 圖圖12-16 甲型平焊法蘭甲型平焊法蘭圖圖12-17 乙型平焊法蘭乙型平焊法蘭38特點特點 由于有長頸，并由于有長頸，并采用對焊，故剛采用對焊，故剛性更好，用于壓性更好，用于壓力更高處力更高處. . 對焊法蘭對焊法蘭 圖圖12-18 長頸對焊法蘭長頸對焊法蘭39密封面都有密封面都有平面型、凹平面型、凹凸型、榫槽凸型、榫槽型三種。型三種。 圖圖12-1 帶襯環(huán)的甲型平焊法

19、蘭帶襯環(huán)的甲型平焊法蘭40選擇法蘭的主要參數(shù)選擇法蘭的主要參數(shù)公稱壓力（公稱壓力（PN）公稱直徑（公稱直徑（DN）2、如何選用壓力容器法蘭、如何選用壓力容器法蘭41公稱直徑公稱直徑 公稱壓力公稱壓力 壓力容器法蘭的公稱直徑與壓力容壓力容器法蘭的公稱直徑與壓力容器的公稱直徑取同一系列數(shù)值器的公稱直徑取同一系列數(shù)值法蘭公稱壓力與法蘭的最大操作壓力和操作溫度法蘭公稱壓力與法蘭的最大操作壓力和操作溫度以及法蘭材料三個因素有關(guān)。以及法蘭材料三個因素有關(guān)。公稱壓力公稱壓力是以是以16Mn在在200時的最高工作壓時的最高工作壓力為依據(jù)制定的，因此當法蘭材料和工作溫度不力為依據(jù)制定的，因此當法蘭材料和工作溫度

20、不同時，最大工作壓力將降低或升高。同時，最大工作壓力將降低或升高。423、壓力容器法蘭的標記、壓力容器法蘭的標記43帶頸平焊法蘭44帶頸對焊法蘭45左上一圖為法蘭端蓋右下一圖為管板法蘭右下二圖為平板法蘭(3) 、其它形式的法蘭連接46 支座是承受容器和固定容器不可缺支座是承受容器和固定容器不可缺少的部件，在某些場合下還要承受操少的部件，在某些場合下還要承受操作時的振動，地震載荷，以及戶外的作時的振動，地震載荷，以及戶外的還要承受風(fēng)載荷。還要承受風(fēng)載荷。 支座一般分為兩大類：臥式容器支座一般分為兩大類：臥式容器支座和立式容器支座。支座和立式容器支座。 臥式容器支座：臥式容器支座：分為三種：分為三

21、種：鞍座鞍座、圈座圈座和和支腿支腿第二節(jié)第二節(jié) 容器支座容器支座4748 鞍座：應(yīng)用最泛，鞍座：應(yīng)用最泛，臥式貯槽和熱交換臥式貯槽和熱交換器上應(yīng)用較廣；器上應(yīng)用較廣； 圈座：大直徑薄壁圈座：大直徑薄壁容器和真空操作的容器和真空操作的容器，或支承數(shù)多容器，或支承數(shù)多于兩個時，采用圈于兩個時，采用圈座比鞍座受力好；座比鞍座受力好； 支腿：小型臥式容支腿：小型臥式容器，為使結(jié)構(gòu)簡化器，為使結(jié)構(gòu)簡化采用支腿。采用支腿。49JB/T 4712-92JB/T 4712-92鞍式支座鞍式支座底板墊板筋板50雙鞍式支座1 1受力受力最大剪力：鞍座處最大剪力：鞍座處最大彎矩：筒體中心處最大彎矩：筒體中心處所以，

22、危險截面出現(xiàn)在所以，危險截面出現(xiàn)在兩支座中心兩支座中心處處和和鞍座鞍座處。處。512鞍座的最佳位置A0.2L且盡可能使A0.5Ri523標準 A輕型，都是120包角，都有墊板 B重型，有120和150兩種包角，有帶墊板的，也有不帶墊板的。 具體標記方法如下53二、立式容器支座二、立式容器支座 中小型直立容器：中小型直立容器：耳式支座耳式支座、腿式支座腿式支座、支承式支座支承式支座 高大的塔設(shè)備：高大的塔設(shè)備：裙式支座裙式支座 54JB/T 4725耳式支座耳式支座A型（短臂）型（短臂） A、ANB型（長臂）型（長臂） B 、 B N55（一）（一）耳式支座耳式支座 特點：由筋板和支腳板組成，廣

23、泛特點：由筋板和支腳板組成，廣泛用于中、小型立式設(shè)備，一般這些用于中、小型立式設(shè)備，一般這些容器的高徑比不大于容器的高徑比不大于5 5，總高度不大，總高度不大于于10m;10m;優(yōu)點：簡單輕便；缺點：對器壁產(chǎn)優(yōu)點：簡單輕便；缺點：對器壁產(chǎn)生較大局部應(yīng)力。生較大局部應(yīng)力。分類：分分類：分A A型（短臂）和型（短臂）和B B型（長型（長臂），都可帶墊板或不帶墊板（臂），都可帶墊板或不帶墊板（ANAN、BNBN）；）；B B型支座有較寬安裝尺寸，故型支座有較寬安裝尺寸，故當設(shè)備外面有保溫層或者將設(shè)備直當設(shè)備外面有保溫層或者將設(shè)備直接放在樓板上時，用接放在樓板上時，用B B型。型。56標記：57JB/

24、T 4724JB/T 4724支承式支座支承式支座A A型（鋼板支柱）型（鋼板支柱） B B型型（鋼管支柱）（鋼管支柱）JB/T 4713JB/T 4713腿式支座腿式支座A A型（角鋼支柱）型（角鋼支柱） B B型型（鋼管支柱）（鋼管支柱）58裙式支座裙式支座59第三節(jié)第三節(jié) 容器的開孔補強容器的開孔補強 一、設(shè)備開孔的裝置一、設(shè)備開孔的裝置 設(shè)備的管口設(shè)備的管口 設(shè)備與管道的聯(lián)接，設(shè)備上測量、控制儀表設(shè)備與管道的聯(lián)接，設(shè)備上測量、控制儀表這安裝，都需要開孔，也是接管的接口；這安裝，都需要開孔，也是接管的接口； 在設(shè)備上焊好接管后，需要考慮它的長度在設(shè)備上焊好接管后，需要考慮它的長度（150

25、200mm），便于安裝、拆卸等。），便于安裝、拆卸等。 人孔、手孔人孔、手孔: 屬于一個部件，由公稱壓力、屬于一個部件，由公稱壓力、公稱直徑確定形狀。有橢圓形、長圓形、圓公稱直徑確定形狀。有橢圓形、長圓形、圓形（常用）形（常用）60二、開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象及原因二、開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象及原因 1、開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象：容器開孔后在孔邊附件的局、開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象：容器開孔后在孔邊附件的局部地區(qū)，應(yīng)力會達到很大的數(shù)值，這種局部的應(yīng)力增部地區(qū)，應(yīng)力會達到很大的數(shù)值，這種局部的應(yīng)力增長現(xiàn)象，叫做應(yīng)力集中。在應(yīng)力集中區(qū)域的最大應(yīng)力長現(xiàn)象，叫做應(yīng)力集中。在應(yīng)力集中區(qū)域的最大應(yīng)力值，稱為應(yīng)力峰值。值，稱為應(yīng)力峰值。 2

26、、產(chǎn)生原因：、產(chǎn)生原因： 開孔削弱了器壁材料，破壞了原有應(yīng)力分布并引起應(yīng)力集開孔削弱了器壁材料，破壞了原有應(yīng)力分布并引起應(yīng)力集中；中； 殼體與接管連接處形成結(jié)構(gòu)不連續(xù)應(yīng)力；殼體與接管連接處形成結(jié)構(gòu)不連續(xù)應(yīng)力； 殼體與接管的拐角處因不等截面過渡面引起應(yīng)力集中。殼體與接管的拐角處因不等截面過渡面引起應(yīng)力集中。 這樣會引起附加彎曲應(yīng)力，導(dǎo)致的應(yīng)力集中是原有基這樣會引起附加彎曲應(yīng)力，導(dǎo)致的應(yīng)力集中是原有基本應(yīng)力的數(shù)倍，加上其它載荷作用，開孔接管結(jié)構(gòu)在本應(yīng)力的數(shù)倍，加上其它載荷作用，開孔接管結(jié)構(gòu)在制造過程中又不可避免產(chǎn)生缺陷和殘余應(yīng)力，制造過程中又不可避免產(chǎn)生缺陷和殘余應(yīng)力， 使開孔和接管的根部成為壓力

27、容器出疲勞破壞和脆性使開孔和接管的根部成為壓力容器出疲勞破壞和脆性裂口的薄弱部位，因此需要采取一定的補強措施。裂口的薄弱部位，因此需要采取一定的補強措施。61三、開孔補強設(shè)計的原則與補強結(jié)構(gòu)：三、開孔補強設(shè)計的原則與補強結(jié)構(gòu)：( (一一) )補強設(shè)計原則：補強設(shè)計原則： 1.1.等面積補強法的設(shè)計原則等面積補強法的設(shè)計原則 2.2.塑性失效補強原則塑性失效補強原則 ( (二二) )補強形式：補強形式： 內(nèi)加強平齊接管內(nèi)加強平齊接管 外加強平齊接管外加強平齊接管 對稱加強凸出接管對稱加強凸出接管 密集補強密集補強6263(三)補強結(jié)構(gòu)1 1，補強圈補強結(jié)構(gòu)：，補強圈補強結(jié)構(gòu)：優(yōu)點：制造方便、造價

28、低，使用經(jīng)驗成熟，優(yōu)點：制造方便、造價低，使用經(jīng)驗成熟，常用于中、低壓容器。常用于中、低壓容器。缺點：會有應(yīng)力集中，溫差應(yīng)力，抗疲勞缺點：會有應(yīng)力集中，溫差應(yīng)力，抗疲勞能力差。能力差。64(三)補強結(jié)構(gòu)2 2，補強元件補強：，補強元件補強：圖圖bebe將接管或殼體開孔附近需要加強的部分，將接管或殼體開孔附近需要加強的部分，做成加強元件，然后再與接管和殼體焊在引起。做成加強元件，然后再與接管和殼體焊在引起。65(三)補強結(jié)構(gòu)3 3，整體補強結(jié)構(gòu)：，整體補強結(jié)構(gòu)：圖圖f f，g g 增加殼體的厚度，或用全焊透增加殼體的厚度，或用全焊透的結(jié)構(gòu)型式將厚壁接管或整體補強鍛件的結(jié)構(gòu)型式將厚壁接管或整體補強

29、鍛件與殼體相焊。與殼體相焊。66(四)允許不另行補強的條件殼體開孔滿足下列全部條件要求時，可不殼體開孔滿足下列全部條件要求時，可不另行補強另行補強 1設(shè)計壓力設(shè)計壓力2.5Mpa； 2兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；直徑之和的兩倍； 3接管公稱外徑接管公稱外徑89mm； 4按管最小壁厚應(yīng)滿足最小厚度要求。按管最小壁厚應(yīng)滿足最小厚度要求。67四、等面積補強的設(shè)計方法 等面積補強就是使補強的金屬量等于或大于開等面積補強就是使補強的金屬量等于或大于開孔所削弱的金屬。即補強金屬在通過開孔中心孔所削弱的金屬。即補強金屬在通過開孔中心線的縱截面上的正投影面積

30、，必須等于或大于線的縱截面上的正投影面積，必須等于或大于殼體由于開孔而在這個縱截面上所削弱的正投殼體由于開孔而在這個縱截面上所削弱的正投影面積，公式為影面積，公式為A1+A2+A3AA1+A2+A3A （一）適用的開孔范圍（一）適用的開孔范圍 （二）容器殼體開孔補強的要求（二）容器殼體開孔補強的要求 （三）開孔有效補強范圍及補強面積的計算（三）開孔有效補強范圍及補強面積的計算 （四）開孔補強設(shè)計步驟（四）開孔補強設(shè)計步驟686970容器附件容器附件 一、接管一、接管二、凸緣二、凸緣三、人、手孔三、人、手孔四、視鏡四、視鏡五、液面計五、液面計六、設(shè)備吊耳六、設(shè)備吊耳 71檢查孔檢查孔人孔人孔手孔

31、手孔72手孔與人孔手孔與人孔檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸內(nèi)部構(gòu)件。檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸內(nèi)部構(gòu)件。 手孔直徑手孔直徑150mm150mm250mm250mm，標準手孔公稱，標準手孔公稱直徑有直徑有DNDN150150和和DNDN250250兩種。兩種。手孔結(jié)構(gòu)：容器上接一短管，其上蓋一盲板。手孔結(jié)構(gòu)：容器上接一短管，其上蓋一盲板。73人孔：人孔：設(shè)備直徑超過設(shè)備直徑超過900mm900mm，有手孔也設(shè)人孔。，有手孔也設(shè)人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形。人孔的形狀有圓形和橢圓形。橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行。橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行。圓形人孔直徑圓形人孔直徑400mm400mm600

32、mm600mm，容器壓力，容器壓力不高或有特殊需要時，直徑可以大一些。不高或有特殊需要時，直徑可以大一些。橢圓形人孔橢圓形人孔( (或稱長圓形人孔或稱長圓形人孔) )的最小尺寸為的最小尺寸為400mm400mm300mm300mm。74手孔和人孔75檢查孔檢查孔人孔人孔手孔手孔76接管 凸緣77視鏡標準：HG/T 21575-1994 HG/T 21505-199478液面計標準：HG/T 2158821592-1995 HG/T 21584-1995 HG/T 21550-199379人孔人孔常壓人孔（常壓人孔（HG21515-95）回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔（HG2151

33、7-95）80手孔手孔回轉(zhuǎn)蓋對焊法蘭手孔回轉(zhuǎn)蓋對焊法蘭手孔（HG21532-95）常壓手孔（常壓手孔（HG21528-95）81回轉(zhuǎn)蓋快開人孔828384設(shè)計一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑設(shè)計一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑D Di i=2600mm=2600mm，貯罐，貯罐( (不包括封頭不包括封頭) )長度長度L L4800mm4800mm。使用地點：天津。使用地點：天津。85設(shè)計一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑設(shè)計一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑D Di i=2600mm=2600mm，貯罐，貯罐( (不包括封頭不包括封頭) )長度長度L L4800mm4800mm。使用地點：天津。使用地點：

34、天津。解：解：1. 1.罐體壁厚設(shè)計罐體壁厚設(shè)計 本貯罐選用本貯罐選用16MnR16MnR制作罐體和封頭。制作罐體和封頭。設(shè)計壁厚設(shè)計壁厚d dd d： 22CppDtidd86設(shè)計壓力設(shè)計壓力: :夏季最高溫度可達夏季最高溫度可達4040，氨飽和，氨飽和蒸氣壓蒸氣壓1.555MPa1.555MPa（絕壓（絕壓) )故取故取p=1.1x1.455=1.6MPa (p=1.1x1.455=1.6MPa (表壓表壓) )；D Di i=2600mm=2600mm； t t170MPa(170MPa(附錄附錄6)6)； 1.O(1.O(雙面對接焊雙面對接焊100100探傷，探傷，C C2 2=1mm

35、 =1mm 22CppDtidd87取取C Cl l0.8mm0.8mm，圓整取，圓整取d dn n16mm16mm厚的厚的16MnR16MnR鋼板制作罐體。鋼板制作罐體。3 .130 . 16 . 10 . 1170226006 . 1dd882 2封頭壁厚設(shè)計封頭壁厚設(shè)計采用標準橢圓形封頭。采用標準橢圓形封頭。設(shè)計壁厚設(shè)計壁厚d dd d： 1.0 (1.0 (鋼板最寬鋼板最寬3m3m，直徑，直徑2.6m2.6m，封，封頭需焊后沖壓頭需焊后沖壓) )。 考慮鋼板厚度負偏差及沖壓減薄量，圓考慮鋼板厚度負偏差及沖壓減薄量，圓整后取整后取d dn n16mm16mm厚厚16MnR16MnR鋼板制

36、作鋼板制作 mmCppDtid2 .136 . 15 . 00 . 1170226006 . 15 . 022d89校核罐體與封頭水壓試驗強度式校核罐體與封頭水壓試驗強度式(4-19)(4-19) s s=345 MPa=345 MPa水壓試驗滿足強度要求。水壓試驗滿足強度要求。 ddseeiTTDp9 . 02)(MPappT0 . 26 . 125. 125. 1mmCne2 .148 . 116ddMPaseT5 .3103450 . 19 . 09 . 02 .142)2 .142600(0 . 2903 3鞍座鞍座 先粗略計算鞍座負荷。先粗略計算鞍座負荷。 貯罐總質(zhì)量：貯罐總質(zhì)量：m

37、m=mm1 1+ +mm2 2+ +mm3 3+ +mm4 4 式中式中 : :mm1 1- -罐體質(zhì)量；罐體質(zhì)量； mm2 2- -封頭質(zhì)量；封頭質(zhì)量； mm3 3- -液氨質(zhì)量；液氨質(zhì)量； mm4 4- -附件質(zhì)量。附件質(zhì)量。91（1 1）罐體質(zhì)量）罐體質(zhì)量mm1 1 , ,筒節(jié)筒節(jié)DNDN=2600mm=2600mm，d dn n=16mm=16mm，q q1 1=1030Kg/m=1030Kg/m（附錄（附錄7 7），）， mm1 1=q q1 1L L=4944(Kg) =4944(Kg) （2 2）封頭質(zhì)量）封頭質(zhì)量mm2 2 , ,橢圓形封頭橢圓形封頭DNDN=2600mm=26

38、00mm，d dn n=16mm=16mm，h h=40mm =40mm q q2 2=1100Kg/m=1100Kg/m（附錄（附錄1919）mm2 2=2=2q q2 2=2200(Kg)=2200(Kg) 92 （3 3）充水質(zhì)量）充水質(zhì)量mm3 3 mm3 3=V Vg gV V=V V對對+ +V V筒筒=30.42m=30.42m3 3, , mm3 330420 Kg 30420 Kg （4 4）附件質(zhì)量）附件質(zhì)量mm4 4人孔約人孔約200Kg200Kg，其它接管總和按，其它接管總和按300Kg300Kg計，計，mm4 4=500Kg =500Kg 93設(shè)備總重量設(shè)備總重量mm

39、=mm1 1+ +mm2 2+ +mm3 3+ +mm4 4=4950+2200=4950+2200+30420+500=38070=38.1 t +30420+500=38070=38.1 t 每個鞍座承約受每個鞍座承約受190KN190KN負荷，選負荷，選用輕型帶墊板，包角為用輕型帶墊板，包角為120120的的鞍座。即鞍座。即JBJBT4712-92T4712-92鞍座鞍座 A2600A2600一一 F FJBJBT4712-92T4712-92鞍座鞍座 A2600A2600一一 S S 944.4.人孔人孔常溫及最高工作壓力常溫及最高工作壓力1.6MPa1.6MPa，按，按公稱壓力公稱壓

40、力1.6MPa1.6MPa的等級選取。的等級選取。考慮人孔蓋直徑較大較重，水平考慮人孔蓋直徑較大較重，水平吊蓋人孔。吊蓋人孔。95人孔標記：人孔標記： HG21523-95 HG21523-95 人孔人孔RF RF （A AG G）450-1.6 450-1.6 RFRF指突面密封，指突面密封，指接管與法蘭指接管與法蘭的材料為的材料為20R20R，A AG G是指用普通石棉橡膠板墊片，是指用普通石棉橡膠板墊片，450-1.6450-1.6是指公稱直徑為是指公稱直徑為450mm450mm、公稱壓力為公稱壓力為1.6 MPa1.6 MPa。 965 5人孔補強確定人孔補強確定筒節(jié)不是無縫鋼管不能直

41、接用筒節(jié)不是無縫鋼管不能直接用補強圈標準。補強圈標準。人孔筒節(jié)內(nèi)徑人孔筒節(jié)內(nèi)徑d d450mm450mm，壁厚壁厚d dn n10mm10mm。補強圈內(nèi)徑補強圈內(nèi)徑D D1 1=484mm=484mm，外徑，外徑D D2 2=760mm=760mm，97補強金屬面積應(yīng)大于等于開孔減少補強金屬面積應(yīng)大于等于開孔減少截面積，截面積，補強圈的厚度補強圈的厚度故補強圈取故補強圈取24mm24mm厚。厚。mmDDCdi3 .234847608 . 116)8 . 12450(212dd補98996 6接口管接口管 (1)(1)液氨進料管：液氨進料管：用用f f57573.5mm3.5mm無縫鋼管無縫鋼管

42、( (強度驗算略強度驗算略) )。一端切成。一端切成4545。配用具有突面密封的平焊管法蘭，配用具有突面密封的平焊管法蘭，法蘭標記：法蘭標記：HG20592 HG20592 法蘭法蘭SO50-1.6 RF 16MnRSO50-1.6 RF 16MnR。 殼體名義壁厚殼體名義壁厚d dn n16mm12mm16mm12mm，接，接管公稱直徑小于管公稱直徑小于80mm80mm，不用補強。，不用補強。 100(2)(2)液氨出料管：液氨出料管：可拆壓出管可拆壓出管f f25253mm3mm，用，用法蘭套在接口管法蘭套在接口管f f38383.5mm3.5mm內(nèi)。內(nèi)。罐體接口管法蘭：罐體接口管法蘭：H

43、G20592 HG20592 法蘭法蘭SO32-1.6 RF SO32-1.6 RF 16MnR16MnR。連接尺寸和厚度與連接尺寸和厚度與HG20592 HG20592 法法蘭蘭SO32-1.6 RF 16MnRSO32-1.6 RF 16MnR相同，相同，但內(nèi)徑但內(nèi)徑25mm25mm。 101液氨壓出管端部法蘭液氨壓出管端部法蘭( (與氨輸送與氨輸送管相連管相連) )用用HG20592 HG20592 法蘭法蘭SO20-1.6 RF 16MnRSO20-1.6 RF 16MnR。都不必。都不必補強。壓出管伸入貯罐補強。壓出管伸入貯罐2.5m2.5m。102(3)(3)排污管：排污管：貯罐右端最底部安設(shè)排污管，貯罐右端最底部安設(shè)排污管，f f57573.5mm3.5mm