3[1].2 法蘭的設計

1、3.2法蘭的設計法蘭連接是化工容器、管通常用的一種可拆連接型式。本節(jié)從如何滿足法蘭連接密封的可靠性、足夠的強度等出發(fā)，簡要介紹墊片、螺栓及法蘭本體的設計等問題。3.2.1基本要求1、正確理解法蘭連接的密封原理，了解影響密封的因素。2、掌握墊片材料類型及墊片的選擇，并理解墊片性能參數的物理意義。3、掌握螺栓載荷的計算及螺栓的設計問題。4、了解法蘭的結構及其特點，并能使用法蘭標準正確選用法蘭。5、掌握非標準法蘭結構尺寸的確定和強度計算方法。

2、3.2.2內容提要1、法蘭連接通過緊固螺栓壓緊墊片實現密封。法蘭密封的泄漏形式包括滲透泄漏和界面泄漏。當法蘭通過螺栓壓緊墊片時，使墊片發(fā)生變形，并提供墊片與密封面的壓緊力，以形成壓力介質通過密封面的阻力，當這種阻力大于密封元件兩側的介質壓力差時，介質即被密封住。墊片性能、螺栓力大小、密封面型式及尺寸精度、法蘭剛度及操作條件等均影響密封的可靠性。2、法蘭連接設計中首先面臨墊片選擇。墊片是法蘭密封中的主要元件，為形成密封，主要要求墊片具有適

3、宜的變形和回彈能力。墊片按材料分為非金屬墊、金屬墊和組合墊三種。由于法蘭密封面有平面、凹凸面、榫槽面、梯形槽等，因此與不同密封面相匹配的墊片結構也不完全相同。設計時主要根據介質的特性、溫度、壓力，確定墊片的材料、結構型式及尺寸。預緊密封比壓y和墊片系數m是表征墊片特征的兩個主要參數。預緊密封比壓y是指預緊時迫使墊片變形與密封面接觸以形成初始密封條件，墊片上所必須的單位面積上的最小壓緊載荷。墊片系數m是指操作時達到密封不漏，墊片上所必須維

4、持的工作密封比壓與介質壓力p的比值。y、m的大小與墊片8?材料、結構等因素有關。設計時，由y、m確定墊片在預緊和操作狀態(tài)下的壓緊力大小。3、在法蘭連接結構中，連接螺栓提供壓緊力。螺栓力既要保證預緊和操作時密封不漏，又要不致把墊片壓壞。計算螺栓預緊和操作狀態(tài)所需最小載荷和螺栓最小截面積如表32所示。設計所需螺栓面積Am取Aa與Ap之大值，并按下式計算螺栓的根徑。（37）mmnAdm?41?為滿足法蘭環(huán)剛度和安裝等要求，設計時必須合理調配螺

5、栓的大小和個數，并要求實際螺栓面積Ab≥Am。由法蘭環(huán)的剛度要求螺栓的最大間距為：（38）mmmtdSB)5.0(62max???4、法蘭按法蘭環(huán)、錐頸和筒體的整體程度分為松式法蘭、整體法蘭和任意式法蘭。松式法蘭被認為法半未能有效地地與筒體連接成一整體，筒體不與法蘭共同承受法蘭力矩的作用；如果法蘭環(huán)、頸部和筒體三者能有效地連成一整2、法蘭墊片密封面型式有哪些？各有何特點？3、墊片按其材料分為幾類？各類的特點和大致適用范圍如何？4、墊片的

6、性能參數有哪些？它們各自的物理意義是什么？5、法蘭的型式有哪些？各有何特點？6、法蘭標準有何意義？標準化的基本參數有哪些？選擇標準法蘭時，按哪些因素確定法蘭的公稱壓力PN？7、螺栓設計時，對螺栓大小和個數的調配由哪些因素確定？8、在法蘭應力計算中，為什么要對平均應力進行校核？9、進行非標準活套法蘭設計時，可調整什么尺寸以降落法蘭的應力？10、如果長頸對焊法蘭的應力校核不滿足要求時，可調整法蘭的哪些尺寸來降低法蘭的應力。3.2.4例題例3