第五章 容器零部件

1、第五章 容器零部件（Container Parts）,容器的基本構(gòu)件是殼體，除此之外還有法蘭、支座、接管和人孔等零部件。為了設(shè)計(jì)制造方便，容器零部件大部分都已標(biāo)準(zhǔn)化。,5.1 法蘭連接（Flange）,考慮到生產(chǎn)工藝要求，制造、運(yùn)輸、安裝和檢修方便，在筒體與筒體、筒體與封頭、管道與管道、管道與閥門之間，常用可拆卸的法蘭連接形式。,5.1.1 法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理 法蘭連接由一對法蘭、墊片和螺栓組成。墊片裝在兩個(gè)法蘭之

2、間，法蘭通過聯(lián)結(jié)螺栓壓緊墊片而實(shí)現(xiàn)密封。 預(yù)緊時(shí)，螺栓力通過法蘭作用到墊片上，使墊片變實(shí)而消除墊片內(nèi)部的毛細(xì)管，同時(shí)依靠墊片的彈性和塑性變形來添滿法蘭密封面上凹凸不平的間隙，阻止介質(zhì)通過墊片內(nèi)部毛細(xì)孔的滲透性泄漏和墊片與密封面間的界面泄漏。預(yù)緊時(shí)為了形成初始密封條件，作用在墊片上的最小比壓力稱為墊片的預(yù)緊密封比壓。操作時(shí)，內(nèi)壓使法蘭密封面趨于分離，作用在墊片上的壓緊力下降，此時(shí)壓緊面上仍需要有足夠的壓緊力，才能封住介質(zhì)，工作時(shí)墊

3、片上必須維持的壓緊力稱為工作密封比壓。,法蘭密封結(jié)構(gòu),5.1.2 法蘭的結(jié)構(gòu)與分類（Structure and Classification of Flange）一、按法蘭接觸面分：,窄面法蘭（Narrow Face Flange）,寬面法蘭：法蘭與墊片接觸面積位于法蘭螺栓中心圓的內(nèi)外側(cè)。,窄面法蘭：法蘭與墊片的整個(gè)接觸面積都位于螺栓孔包圍的圓周范圍內(nèi)。,寬面法蘭（Wide Face Flange）,二、按法蘭與設(shè)備或管道的連接方式

4、分為整體法蘭、松套法蘭、螺紋法蘭三類：整體法蘭 法蘭與設(shè)備或管道不可拆地固定在一起。適用于壓力和溫度較高的場合。常見的有兩種：,三、墊片性能與選擇（Gasket Performance and Selection）法蘭連接密封中，密封效果在很大程度上取決于墊片的密封性能。對于制作墊片的材料，要求耐腐蝕，不污染操作介質(zhì)，具有一定的彈性，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和柔軟性，在溫度的作用下不易變質(zhì)硬化或軟化。最常用的墊片按材料成分分為三類：1

5、、非金屬墊（Non-metallic pad）（JB4704-2000） 常用材料有橡膠、石棉橡膠、聚四氟乙烯等。普通橡膠墊僅用于低壓和溫度低于100℃的水、蒸氣等無腐蝕性介質(zhì)；石棉橡膠主要用于溫度小于等于350 ℃水、油、蒸氣等場合；聚四氟乙烯主要用于腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備上。2、金屬墊（Metal pad） 高溫高壓時(shí)，采用金屬墊，常用材料有鋁、銅、鐵、蒙耐爾合金、不銹鋼等。3、金屬-非金屬組合墊（Metal -

6、Non-metallic combination pad） 常用的組合墊片有金屬包墊片（JB4706-2000）和纏繞墊片（JB4705-2000）。金屬包墊片是石面、石棉橡膠作為芯材，外包鍍鋅鐵片或不銹鋼薄板。纏繞墊是由金屬薄帶和非金屬石棉、石墨等相間纏繞而成。法蘭密封墊片的選擇要考慮操作介質(zhì)的性質(zhì)，壓力和溫度。對于高溫高壓和高真空或深冷溫度下的情況，一般采用金屬墊片；中溫、中壓可采用金屬-非金屬組合墊；低壓情況多采用

7、非金屬墊片。墊片的幾何尺寸包括厚度和寬度。內(nèi)壓較高時(shí)，宜選較厚、較窄的墊片。,二、管法蘭標(biāo)準(zhǔn)（Pipe Flange）管法蘭是壓力容器和設(shè)備與管道連接的標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。1、管法蘭標(biāo)準(zhǔn)目前國際上管法蘭標(biāo)準(zhǔn)主要有兩大體系，即歐洲體系（以DIN標(biāo)準(zhǔn)為代表）和美洲體系（以美國ASME標(biāo)準(zhǔn)為代表）。凡同一體系內(nèi)，管法蘭標(biāo)準(zhǔn)的連接尺寸和密封面尺寸可以匹配。我國同時(shí)采用這兩種體系，分別為HG20592~20614-97（歐洲體系）標(biāo)準(zhǔn)和HG

8、20615~20635-97（美洲體系）標(biāo)準(zhǔn)。,2、管法蘭類型和類型代號,5.2 容器支座（Container Bearing）,容器的支座用來支撐容器的重量，并將其固定在需要的位置上。在某些情況下，支座還要承受操作時(shí)設(shè)備的振動、地震力及風(fēng)載荷等。支座按容器自身的型式分為臥式容器支座和立式容器支座。,一、臥式容器支座（Horizontal Container Bearing）臥式容器支座型式有鞍座、圈座和支腿式支座。鞍式支座：由

9、腹板、筋板、底板和墊板組成。鞍式支座應(yīng)用最為廣泛，常見的臥式容器和大型貯槽、熱交換器等多采用鞍座。圈座：增加了筒體的剛度，適用于大型薄壁容器及真空容器。支腿式支座：適用于重量不大的小型臥式容器。,臥式容器支座,鞍座標(biāo)記方法：,標(biāo)記例：JB/T4712-92 鞍座A2600-S表示公稱直徑為2600mm的輕型滑動鞍座,2、支承式支座通常作為高度不大的直立設(shè)備的支撐，支座焊在設(shè)備的下部封頭上。典型的支承式支座由筋板、底板和墊板組

10、成，有時(shí)也可用鋼管制成。支承式支座的標(biāo)準(zhǔn)號為JB/T4724-92，可根據(jù)設(shè)備的公稱直徑DN選取標(biāo)準(zhǔn)支座。,支承式支座,3、腿式支座由支柱、墊板、蓋板和底板組成，支柱采用角鋼或鋼管制作，支座與容器的連接位于筒體的下側(cè)。這種支座適用于小型直立設(shè)備的支承。標(biāo)準(zhǔn)號為JB/T4713-92，可根據(jù)設(shè)備的公稱直徑DN選取標(biāo)準(zhǔn)支座。,腿式支座,5.4 容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)（Container Opening and Reinforcement）,壓

11、力容器由于開孔，在孔邊附近的局部區(qū)域，應(yīng)力會達(dá)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”。由于應(yīng)力集中，殼體局部的強(qiáng)度受到削弱，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)措施，即開孔補(bǔ)強(qiáng)。一、允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑容器的開孔并不是都要補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)殼體開孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)：（1）設(shè)計(jì)壓力p≤2.5 MPa；（2）兩相鄰開孔中心距（對曲面間距以弧長計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；（3）接管外徑≤89mm；

12、（4）接管最小厚度滿足下列要求。,接管最小厚度 （mm）,（2）局部補(bǔ)強(qiáng)面積的計(jì)算：應(yīng)使有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)金屬截面積等于或大于開孔削弱的金屬截面積A。對于內(nèi)壓容器的圓筒、球殼和橢圓形、碟形等封頭對于外壓容器式中d為開孔直徑，mm；S為殼體開孔處的計(jì)算厚度，mm；Set為接管有效厚度，mm；fr為強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下接管與殼體材料許用應(yīng)力之比，當(dāng)該比值大于1時(shí)，取1。在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域范圍內(nèi)，可作為有效補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積有以下

13、幾部分：1）筒體或封頭承壓所需計(jì)算厚度之外的多余面積2）接管承壓所需計(jì)算厚度之外的多余面積3）在補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A3若 ，則開孔不需另加補(bǔ)強(qiáng)。若 ，則需另加補(bǔ)強(qiáng)，所需補(bǔ)強(qiáng)面積為：,HW（4/12）名詞解釋：寬面法蘭、窄面法蘭、整體法蘭、松套法蘭、螺紋法蘭、平焊法蘭、對焊法蘭、法蘭密封原理、預(yù)