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容器法兰

18631758559(微信) 法兰,锻件 2021年09月20日

    法兰是压力容器中的一个重要部件。它将不 同部分连接起来,可以随时拆卸,对需要经常打开 的设备几乎是必不可少的部分。设备法兰的设计 在GB 150.1~150.4—201 1中有详细介绍_j。 NB/T 47020~47027—2012中对常见的甲型、乙型 和长颈法兰进行了标准化,以便设计时选用。…。 但实际工作中遇到的法兰远远超出了这个范围, 经常需要设i-_卜非标法兰、无垫片焊接密封法兰,甚 至是无垫片焊接密封反向法兰。


    • 法兰、垫片和紧固件是一个系统, 意配套一1。单纯的提高某一性能并不能解决问 题,需要综合考虑强度、密封性能及刚度等的改 变。还应注意螺母与螺柱(或螺栓)硬度的匹配, 螺母硬度要低于螺栓硬度大约20~40HBW,以减 少对螺柱的磨损,同时避免卡死。当温度较高时, 应注意螺柱膨胀量与法兰膨胀量的协调。必要时 加蝶簧以补偿膨胀差,保证密封性能。
      1.2最大允许工作压力 最大允许工作压力与材料和工作温度有关,具 体见NB/T 47020.2012中的表6、7。法兰标准是基于 16Mn锻件在常温下的许用应力编制的。温度不同、 材料不同时最大允许工作压力相差很大。当温度高 时,最大允许工作压力下降很快;当壳体选用强度较 高的材料时,最大允许工作压力明显提高。
      1.3 法兰刚度 GB 150.3—2011第197页对法兰刚度提出要 求,一般小直径高压法兰,很少有刚度问题。大直 径、低压法兰容易有刚度问题。当选用标准以外 的材料(如用奥氏体不锈钢)时,应重新评估刚度 的问题。 2非标法兰的设计 非标法兰的设计应尽量参考标准法兰的相关 尺寸和材料要求。


      • 2.1 结构设计 非标法兰的结构设计参考标准法兰,同时应 满足GB 150.3—2011的要求。重点是垫片尺寸和螺栓中心圆直径的确定,考虑螺母是否有上紧空 间。如果用大直径(M48以上)螺柱,要考虑螺柱 的伸出长度是否满足液压上紧装置的安装要求。
        2.2系数的计算 法兰计算中系数众多且错综复杂。但仔细研 究GB 150.3-201 1发现几乎所有的系数都由 6./3。h/h。这两个比值决定:因此编程就可计算 出所有系数,无需查表。经查SW6源程序知, SW6也是编程计算得到。
        2.3强度计算与刚度校核 强度方面主要考虑:垫片的软硬与尺寸;螺柱 材料、数量及所在中心圆直径;法兰厚度,大端、小 端尺寸,锥颈长度。 选用垫片软硬要合适,高压用硬垫片,低压用 软垫片。过硬的垫片会要求法兰和螺栓的尺寸加 大,造成整个法兰系统设计庞大;过软的垫片则容 易被压碎。多管程换热器的管箱垫片,在计算密 封面积时,SW6并未计人中间分程隔板处的垫片 面积,但ASME标准中已计入。SW6计算输入时 可通过改变垫片直径的方法计人。注意螺柱直径 是受力部分的最小根径。选用标准以外的螺柱, 应自行将最小根径输入到程序中。如果强度不 够,留意计算书上.厂值(法兰小端应力与大端应力 的比值)的情况。/值过大(如3以上)说明法兰 应力在小端过于集中,此时应增大小端厚度,加长 锥颈长度;如果,值并不大则增大法兰厚度效果 更明显。如果刚度不够则增大法兰小端厚度或增 大法兰厚度,此时增大锥颈长度基本不起作用。
        无垫片焊接密封法兰典型结构如图2所示, 相关符号的意义参见GB 150.1~150.4—2011。
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          3.1 与常规垫片的本质区别 常规垫片靠垫片的反弹形成密封,垫片系数 不等于0。焊接垫片靠密封焊密封,垫片系数等 于0。垫片系数的不同引起垫片有效密封宽度的 不同、法兰轴向力的不同,进而引起整个法兰的受 力不同。
          3.2垫片材料的选择 垫片采用焊接密封,耐腐蚀和防泄漏性能好。 用于气化炉、高温高压飞灰过滤器、洗涤塔、氨合 成塔下端及高压换热器管箱等大直径、高温、高压 难密封的工况。设计者应根据工艺介质实际需要 选用$30403、s31603、Inconel600等材料做垫片。
          3.3结构特点与注意事项 无垫片焊接密封法兰结构如图2所示,计算 时注意6,是指螺柱中心圆处法兰的厚度。该结 构是将法兰切去一部分,以便留出焊接空间。上 紧部分螺柱后,压紧垫片,再进行密封焊。目的是 保证该焊缝不受力,只起密封作用。以免把紧螺 柱时将此密封焊缝压裂,造成泄漏。
          3.4强度计算与刚度校核 强度计算按照HG 20582—20l 1计算,SW6已 提供简捷的计算程序。刚度校核在HG 20582— 2011中并没有提及,但SW6程序已参考GB 150. 3-2011加上了。笔者认为虽然此时压力较高,很 少存在刚度问题,但考虑到设计的严谨性以及以 后可能遇到的特殊情况,建议下次HG 20582. 2011升版时引入。
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