化工流体密封压制PPT课件

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1、密封动密封接触式非接触式封闭式组合式静密封密封垫片密封环密封剂法兰连接结构（外观）法兰连接结构（剖开看）2.法兰密封原理法兰密封原理法兰密封面泄漏的原因法兰密封面泄漏的原因：密封垫表面与法兰密封面之间有空隙,或截面内有毛细管泄漏通道。密封面两侧介质有压差推动力。从法兰密封连接过程看其密封原理：从法兰密封连接过程看其密封原理：（1）安装过程安装过程拧紧螺栓,垫片被压紧（垫内毛细管被切断；消除了与法兰密封面之间的空隙）。垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。垫片单位面积上所受的压紧力，称为垫片密封比压。当垫片密封比压达到某一值时，便具备了初始密封条件，此时的比压称为预紧密封比压。预紧密封比

2、压。（2）工作条件下工作条件下介质压力和温度均升高。螺栓被拉伸，法兰变形，法兰密封面相对有分离趋势。致使垫片比压下降。垫片回弹，补偿或部分补偿了法兰分离的位移。此时的残余比压若不小于某一值（称为工作密封比压），仍可保持良好密封状态。否则，将发生泄漏。2.1.2.法兰分类法兰分类1.整体法兰法兰与设备或管道不可拆卸。1）平焊法兰板式平焊法兰，带颈平焊法兰2.松套法兰平焊环松套板式翻边松套板式3.螺纹法兰法兰与设备或管道之间以螺纹连接。2.1.3 影响法兰密封的因素因素因素1.螺栓预紧力螺栓预紧力 大小合适。垫片受力均匀。螺栓采取小直径多数量(四的倍数），对称拧紧的方法。因素因素2.法兰密封面形式

3、法兰密封面形式因素因素3.垫片性能垫片性能 垫片密封面的塑性变形能力 实现初始密封；垫片材料及结构的回弹能力 提高工作状态下的残余密封比压。耐腐蚀能力。力学性能，尤其抗高温蠕变能力。工作温度下的变质硬化或软化性。垫片类型：垫片类型：垫片压缩-回弹性能 因素因素4.法兰的刚度法兰的刚度法兰在外力作用下抵抗变形的能力。刚度小受力後变形大，垫片受力不均，易泄漏。法兰受力法兰受力思考：法兰将如何变形？法兰变形法兰变形1:法兰变形法兰变形2增加法兰厚度；增加法兰厚度；减小螺栓力与垫片力作用点间距离；减小螺栓力与垫片力作用点间距离；增大法兰盘外径；增大法兰盘外径；螺栓数量要足够。螺栓数量要足够。因素五因素

4、五.操作条件操作条件 压力压力高介质泄漏的推动力大。温度温度高 介质的粘度低，渗透性强，容易泄漏；介质的腐蚀性能增强；法兰、螺栓及垫片易发生蠕变，垫片比压下降；非金属垫片易发生老化，丧失塑性。温度压力联合作用，并且反复波动，垫片容易发生“疲劳”失效。2.1.4 法兰标准1.压力容器法兰标准压力容器法兰标准压力容器法兰的选用压力容器法兰的选用 确定法兰连接尺寸的基本参数：公称压力（公称压力（PN）和公称直径（）和公称直径（DN)。.公称直径的确定：管法兰与相联接管子的公称直径相同；压力容器法兰 板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相同；无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公称直径相同。公称压力 PN 法

5、兰材质 最大允许工作压力(MPa)-20200 300350 0.6 Q235-A 0.4 0.33 0.30 16MnR 0.6 0.51 0.49 15MnVR 0.65 0.63 0.6法兰公称压力的确定：法兰公称压力的确定：.公称压力的确定：公称压力的确定：基准基准：以16MnR在 200时的力学性能为基准确定法兰尺寸系列。即基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该法兰基准条件下，法兰的最大允许操作压力为该法兰的公称压力。的公称压力。确定压力容器法兰PN JB4700-92(见书P156,P329)（1）.压力容器法兰材质为20R，300 时设计压力为1.0MPa。其公称压力应该为多少？

6、（2）管法兰材质为Q235-A,选用PN=0.6MPa，问300时能否承受0.4MPa的工作压力？压力容器法兰设计步骤：压力容器法兰设计步骤：（1）确定DN;（2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力法兰材质、工作温度和最高工作压力，确定PN；（3）由PN,DN确定法兰形式及连接尺寸、螺栓尺寸及数量。（4）根据介质工作温度、工作压力确定密封面及垫 片类型；（5）确定螺栓、螺帽材质；（6）绘制草图。2.管法兰管法兰管法兰标准管法兰标准：1）HG205922063597 钢制管法兰、垫片、紧固件2）GB91129123 钢制管法兰注：压力容器安全技术监察规程推荐1）。我国管法兰标准 欧洲体系美洲体

7、系标准压力等级标准压力等级HG2059220614-97钢制管法兰、垫片、紧固件0.25,0.6,1.0,1.6,2.5,4.0,6.3,10.0,16.0,25.0HG2061520635-97钢制管法兰、垫片、紧固件2.0,5.0,11.0,15.026.0,42.0GB91129123-2000钢制管法兰0.25,0.6,1.0,1.6,2.5,4.0GB91129123-2000钢制管法兰2.0,5.0,10.0,15.026.0,42.0管法兰和管子的公称直径（通经）以及钢管外径（HG20592-97）公称通经101520253240506580钢管外径A17.221.326.933

8、.742.448.360.376.188.9B141825323845577689公称通经100125150200250300350400450500钢管外径A114.3139.7168.3219.1273323.9355.6406.4457508B108133159219273325377426480530公称通经600700800900100012001400160018002000钢管外径A610711813914101612191422162618292032B630720820920102012201420162018202020A英制管；B公制管密封面形式与相应的公称直径、公称压力

9、等级 密封面形式代号公称压力PN/MPa0.250.61.01.62.54.06.310.016.025.0突面RFDN102000DN101200DN10600DN10400DN10300凸凹面MFMDN10600DN10400DN10300榫槽面TGDN10600DN10400DN10300全平面FFDN10600DN102000环连接面RJDN15400DN15300管法兰类型代号 法兰类型类型代号标准号法兰类型类型代号标准号板式平焊法兰PLHG20593带颈平焊法兰SOHG20594带颈对焊法兰WNHG20595承插焊法兰SWHG20597螺纹法兰ThHG20598对焊环松套法兰PL/

10、SEHG20599平焊环松套法兰PJ/RJHG20600法兰盖BLHG20601法兰类型、密封面形式及公称压力等级 法兰类型密封面形式公称压力等级板式平焊法兰突面全平面0.252.50.251.6带颈平焊法兰突面凸凹面榫槽面全平面0.64.01.04.01.04.00.61.6带径对焊法兰突面凸凹面榫槽面环连接面全平面1.025.01.016.01.016.06.325.01.01.6整体法兰突面凸凹面榫槽面环连接面全平面0.625.01.016.01.016.06.325.00.61.6承插焊法兰突面凸凹面榫槽面1.010.01.010.01.010.0螺纹法兰突面全平面0.64.00.61

11、.6a.板式平焊HG20592-97 管法兰类型：管法兰类型：b.带颈对焊法兰c.带颈平焊d.承插焊e.平焊环松套板式f.翻边松套板式g.螺纹法兰方法兰椭圆形法兰h.法兰盖例题为一台精流塔配一对连接塔身与封头的法兰。为一台精流塔配一对连接塔身与封头的法兰。塔的内径为塔的内径为1000mm,操作温度为操作温度为280，设计压，设计压力为力为0.2MPa。塔体材质为。塔体材质为Q235-B。介质无腐蚀。介质无腐蚀性及其他危害。性及其他危害。解：1.确定DN DN=1000mm（板卷筒体）。2.确定PN 法兰材质也采用Q235-BR,根据操作温度（280C）及设计压力（0.2MPa)，查温度/压力表

12、（JB4700-92),得PN=0.6(MPa)。3.由DN和PN，查尺寸标准JB4701-92,确定连接尺寸及螺栓的规格数量。螺栓M20,36个 4.确定密封面形式及垫片。查表6-1，确定采用平形密封面，垫片采用耐油橡胶石棉垫。垫片尺寸由相应标准确定。表6-3 给出参考宽度值：20mm。5.确定螺栓螺帽材质。由相应标准查得。表6-6给出参考值：螺栓螺母均为Q235-A。6.绘草图。3.主螺栓计算预紧时，把紧螺栓，垫片为支点。ybDFG1DG垫片平均直径；b垫片宽度；y初始密封比压。螺栓力：P为介质压力引起的轴向力垫片密封力：)p(2残mmpbDPGGpD4P PPFGG2式中式中 b垫片有效

13、密封宽度，与垫片的接触宽度N和基本密封宽度b0有关。b的取值：b06.4mm时，b=b0；b06.4mm时，0b53.2b 拧入端光杆部分光杆部分的直径：nFdnFdtbsbs4 ;42211取两者中较大者。螺栓数n为4的倍数。推荐直径系列：M36 3；M423；M523；M643 M804；M1054；M12542.结构：环的径向回弹；介质压力扩张。自紧来自哪里？间隙量：过大环会发生失稳（环向压缩）；过小预紧比压不够，不能实现初始密封。取值：（0.10.15%）Di Di双锥环内经。双锥密封环密封特点：比压密封压力泄漏量密封比压比压泄漏量密封比压mPCABACDA75.02)6.05.0(7

14、.21其中m环截面中点的弯曲应力。一般为50100MPa。nAdm40其中 Am主螺栓截面积。tbPPbaaWAWA/取值：minAa,ApAa预紧所需最小截面积；Ap操作状态下所需螺栓最小截面积。tg2CA2BDD coscos)sin()(21G式中yCADWGa其中y预紧密封比压，带铝软垫时取78.4MPa；锥角，取摩擦角。015030力。双锥环回弹力的轴向分的轴向分力；内压引起双锥环自紧力内压引起的纵轴向力；式中cpF F F cpPFFFW！主螺栓的螺纹小径不小于光杆部分直径，推荐采用细牙螺纹。例如:M644,M804,M1054,M1254D0DbDL3)筒端尺寸Db=D2+1.5

15、dBD0=Db+1.8dB有效螺纹深度h1(1.31.5)Db螺孔深：hs=h1+工艺需要的无效长度r0.8L=50mmh=30时，hhs+0.5dB；=45时,hhs+dBSGDG ppDSWDGGGc3078.1厚度：预紧状态：操作状态：tGGPCpppDSWD378.13.02cosApl其中CAApApCACAl222cos则(A C)/2Apl结构自紧系数，一般 2。升压前：升压后：015030顶盖锥面：1500303）主螺栓预紧力的影响一旦在操作中出现泄漏，再拧紧螺栓是没有用的。加大预紧力可以提高临界泄漏压力，但不降低操作时的泄漏率。5）温度影响高温时的泄漏量低于常温。金属软垫片在

16、高温下变软，更易填满密封面的不平处。4）多次升降压的影响升压时，双锥环产生滑移泄漏量最大；每降一次压力，螺栓预紧力便降低410%。实现初始密封。1）+2）工作状态压力上升 1）两法兰有分离趋势，比压下降；2）C形环自身回弹；3）介质压力使C形环两翼有轴向张开趋势。2）+3）使比压得以补偿。4.设计时应注意的几个问题：1）s法兰接触=1.5s环；接触环接触点凸缘处的接触应力。2）控制好法兰限位面的高度，以免介质压力波动时使C形环变形过大，避免环的两翼产生屈服，使回弹力下降。3）控制使用范围：温度200，压力34.3MPa；口径：3001000mm。4）标准：JB/Z182-82 C型密封结构O3

17、.2 2）焊接点精度不低于基体。预紧预紧（拧紧连接螺栓）环管被压扁，与法兰接触 处产生塑性变形，实现初始密封。工作状态工作状态（压力上升）1）上下法兰有分离倾向，比压下降；2）环管回弹；3）介质侧压环管。2）+3）下降的比压被弥补。三种环管形式：普通型介质压力作用；充气型环管内填充物气化，升压作用；自紧式环管内介质压力作用。比压升高！n回弹量最大时压扁度为0.80.7；膨胀量最大时压扁度为0.5左右。是不是压得越扁越好？多少最好？压扁度0.7。O形环的外径与沟槽外径之间的间隙过大，“大环运动”，密封面易擦伤；过小，环的外半圆刚度增大，而降低了内半圆密封线上的比压。Do=D+1.14ro（1-）

18、开式沟槽：DiD-d-ro（1-）闭式沟槽：DiD-2d-2.28ro（1-）式中 ro管子平均半径；DO形环外径；压扁度=压扁后高度/压扁前外径。拧紧螺栓环径向收缩，上下槽贴紧，塑变。实现初始密封。升压后环产生轴向弯曲，两斜面贴紧，由线接触变为面接触。自紧作用优点：密封力和内压产生的轴向力分别由顶紧螺栓和筒体上的锯齿螺纹承受，有利于缩小主螺栓。间断，螺纹并配有专用工具，减轻装拆强度，缩短检修时间。同样压力下，套筒的轴向变形远小于螺栓。缺点：大直径螺纹加工、修复困难。内螺纹卡扎里密封改良卡扎里密封密封结构密封结构2.密封原理：安装时：依次装入顶盖、压垫、四合环、牵制环后，拧紧拉紧螺栓，使四合环

19、贴住筒体，用牵制螺栓将顶盖吊起，使压垫的角度为、的斜面分别与顶盖圆弧及筒体端部接触，并产生预紧密封比压。在操作时：密封比压随介质压力升高而加大，压垫上开有环形槽，具有一定弹性，所以即使顶盖有微量下落时，还能保持良好的密封。优点：1）自紧作用，高压下密封性能良好；2）无须主螺栓，拆卸方便；3）密封面为圆弧面，升压时能自动找正；4）可承受一定压力、温度的波动。3.材质：材质：压垫材质：20，20CrMo，1Cr18Ni9Ti；顶盖材质（较压垫硬）：14MnMoVB,18MnMoNb,20MnMo。抗氢场合用：12Cr3NiMoA,20Cr3NiMoA,24CrMoNi。顶盖圆弧表面粗糙度不低于1.6m。