1、過程裝備通用零部件南京工業大學過程裝備與控制工程研究所 董金善 壓力容器（過程裝備）零部件是容器不可缺少的組成部分。壓力容器特定的操作條件不僅要求其主體必須滿足設計要求，而且零部件也應符合結構、材料、性能等方面的要求。作為受壓元件的零部件，如同殼體一樣，應納入質量管理與保證的監控范圍。所以能否按照要求合理地選用各零部件，對壓力容器的整體質量和確保安全使用有著十分重要的意義。 為了便于組織生產，降低成本，利于互換，我國各有關部門對壓力容器零部件進行了標準化和系列化工作，并制定了國家標準和滿足行業特點的行業標準。隨著經濟的發展和生產技術的不斷提高曾多次修定，目前已日臻完善。 壓力容器零部件種類很多

2、，涉及面較廣，但總體可以分為兩類：1通用零部件。如筒體、封頭、法蘭、支座、人孔與手孔、安全附件等。2各種典型化工設備零部件。包括攪拌器、機械密封、填料密封、管板、塔盤等。一、 筒體1.1鋼制焊接壓力容器的筒體按GB90191988壓力容器公稱直徑，筒體用鋼板卷制時，容器公稱直徑按表1-1規定，此公稱直徑指筒體的內徑。表1-1 壓力容器公稱直徑 mm 3003504004505005506006507007508009001000110012001300140015001600170018001900200021002200230024002500260028003000320034003600

3、38004000420044004600480050005200 1.2鋼管作筒體鋼管作筒體的容器，公稱直徑按表1-2規定，此公稱直徑系指鋼管的外徑。 表1-2 mm159219273325377426 二、 封頭在中、低壓壓力容器中，與筒體焊接連接而不可拆的端部結構稱為封頭，與筒體以法蘭等連接的可拆端部結構稱為端蓋。通常所說的封頭則包含了封頭和端蓋兩種連接形式在內。壓力容器的封頭或端蓋，按其形狀可以分為三類，即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。凸形封頭包括：半球形，橢圓形，碟形和球冠形.其中平板封頭在壓力容器中除用做人孔及手孔的蓋板以外，其他很少采用；凸形封頭是壓力容器中廣泛采用的封頭結構形式；

4、錐形封頭則只用于某些特殊用途的容器。JB/T47462002鋼制壓力容器用封頭封頭 EHA1000×10 JB/T47462002 內徑為基準的橢圓形封頭封頭 EHB273×6 JB/T47462002 外徑為基準的橢圓形封頭封頭 DHA2400×20 JB/T47462002 r=0.15Di的碟形封頭封頭 DHB2400×20 JB/T47462002 r=0.1Di的碟形封頭封頭 CHA1000×8 JB/T47462002 =30º的無折邊錐形封頭封頭 CHB1000×8 JB/T47462002 =45º

5、的無折邊錐形封頭封頭 CHC1000×8 JB/T47462002 =60º的帶折邊錐形封頭封頭PSH1000×8 JB/T47462002 球冠形封頭三、 法 蘭 法蘭連接主要優點是密封可靠、強度足夠及應用廣泛。缺點是不能快速拆卸、制造成本較高。l 法蘭分類法蘭分類主要有以下方法： 1按其被連接的部件分為管法蘭和容器法蘭。 2按法蘭接觸面的寬窄可分為窄面法蘭和寬面法蘭。 a寬面法蘭是指墊片接觸面分布于法蘭螺栓中心圓內外兩側的法蘭連接，一般用于壓力很低場合。 b窄面法蘭是指墊片接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周內的法蘭連接。3按整體性程度分為整體法蘭、松式法蘭和任意式

6、法蘭。 a整體法蘭：指法蘭環、頸部及圓筒三者有效地連接成一整體的法蘭，共同承受法蘭力矩的作用。 b松式法蘭：指法蘭與圓筒未能有效地連接成一整體的法蘭，計算中認為法蘭力矩完全由法蘭環本身來承擔。典型松式法蘭有活套法蘭。 c任意式法蘭：指整體性程度介于上述二者間的法蘭。其圓筒與法蘭環雖未形成一整體結構，但可作為一個接構元件，共同承受法蘭力矩。l 法蘭連接設計法蘭連接設計分為三部分：墊片設計、螺栓設計和法蘭設計。a 墊片設計：應根據設計條件和使用介質，選定適當墊片種類、材質、并確定墊片尺寸（內徑和外徑），以此計算預緊和操作狀態下壓緊力。b螺栓設計：在選用適當螺栓材料基礎上，根據墊片所需壓緊力分別計算

7、螺栓面積，取大者作計算面積，實際螺栓面積應不小于計算面積。螺栓設計的關鍵是須確定一盡可能小螺栓中心圓直徑，通過試算合適螺栓規格和數量進行。c法蘭設計。墊片強制密封有兩個條件：預緊密封條件和操作密封條件。法蘭連接在形成預緊密封條件時，墊圈單位面積上的壓緊力稱為墊片的密封比壓力，用y表示。墊片材料越硬，y越高。法蘭連接在形成操作密封條件時，墊圈單位面積上的壓緊力與其內壓力的比值，稱為墊片系數，用m表示。m 隨墊片硬度增大而增大。密封面主要根據工藝條件、密封口徑以及墊片等進行選擇。形式有: 全平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（MFM）、榫槽面（TG）及環連接面（或稱梯型槽）（RJ）等；其中以突面、

8、凹凸面、榫槽面最為常用。圖3-1 各密封面結構簡介突面法蘭密封面具有結構簡單，加工方便，且便于進行防腐襯里等的優點，由于這種密封面和墊片的接觸面積較大，如預緊不當，墊片易被擠出密封面。也不宜壓緊，密封性能較差，適用于壓力不高的場合，一般使用在PN2.5MPa的壓力下。凹凸面法蘭密封面相配的兩個法蘭結合面是一個凹面和一個凸面。安裝時易于對中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封效果優于平面密封。榫槽面法蘭密封面相配的兩個法蘭結合面是一個榫面和一個槽面。密封面更窄。由于受槽面的阻擋，墊片不會被擠出壓緊面，且少受介質的沖刷和腐蝕。安裝時易于對中，墊片受力均勻，密封可靠，適用于易燃、易爆和有毒介質的運用

9、。只是由于墊片很窄，更換時較為困難。l 法蘭強度校核（GB150-1998 P97）1.軸向應力：對整體法蘭（除圖9-1（c）、（g）外）：H1.5ft與2.5nt小值。ft是法蘭材料在設計溫度下的許用應力，nt是殼體或接管材料在設計溫度下的許用應力。 對按整體法蘭計算的任意法蘭及圖9-1（g）所示的整體法蘭：H1.5ft與1.5nt小值。對圖9-1（c）所示的整體法蘭：H1.5ft2.環向應力：Tft3.徑向應力：Rft4.組合應力：H+T2ft及H+R2ft5.剪應力：在預緊和操作兩種狀態下的剪應分別小于或等于翻邊（或圓筒）材料在常溫和設計溫度下許用應力的0.8倍。圖3-2（一）、壓力容器

10、法蘭JB4701 4707-2000壓力容器法蘭 包括：法蘭、墊片及等長雙頭螺柱等8個標準。其中法蘭分三種：甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭及長頸法蘭。標準適用范圍：公稱壓力0.25MPa至6.40 MPa ，工作溫度-70至450的碳鋼、低合金鋼制壓力容器法蘭。標準中甲、乙型法蘭是以板材16MnR，工作溫度為200時的最大允許工作壓力為公稱壓力作基準；長頸法蘭是以鍛材16Mn，工作溫度為200時的最大允許工作壓力為公稱壓力作基準。在同一公稱壓力下，溫度升高或降低，允許的工作壓力可以相應地降低或提高；若溫度不變而所選的材料不同，則允許的工作壓力也不同。 (1) 甲、乙型法蘭的比較甲型法蘭，特別是當與

11、其相連接圓筒較薄時，由于在圓筒與法蘭環焊縫上存在很高的軸向應力H，為降低其應力，通常可采取兩種處理方法：（1）增加法蘭厚度。由于法蘭厚度對H的作用并不明顯，因此往往需要增加較大的法蘭厚度才能使H的滿足要求。計算表明，此法效果不明顯。（2）增加圓筒和焊縫厚度（此結構類似乙型法蘭設計結構）。可明顯降低H值。乙型法蘭較甲型法蘭有較大強度優勢，乙型法蘭的使用范圍比甲型法蘭擴大了許多。 (2)乙型法蘭與長頸對焊法蘭比較 乙型法蘭由于直接加大了圓筒及錐頸的尺寸，對降低H起著積極的作用，H的最大值往往發生于錐頸的小端端面上。為有效地降低此起比控制作用的小端H，更為直接的辦法是拉開小端與大端距離，即加長錐頸的

12、長度，使H在錐頸上有較大的衰減，使H滿足許用應力要求。 對于平焊法蘭來說，其錐頸長度取決于焊縫高度。由于焊縫高度是有限的，這就限制了較大地降低小端H的可能。而鍛制法蘭可具有較大的錐頸，從而有效地降低其小端H。長頸法蘭較乙型法蘭有較大強度優勢，長頸法蘭的使用壓力等級及尺寸范圍比乙型法蘭大。 (3)錐頸及法蘭環尺寸對法蘭應力影響錐頸及法蘭環尺寸對法蘭三項主要應力H（軸向應力）、R（徑向應力）、T（環向應力）的影響關系較為復雜。增加錐頸尺寸，可以明顯降低H，T（影響較小），R。增加法蘭環厚度，可以明顯降低R，H（影響較小），對T影響更小，且作用效果并不肯定。由此可見：法蘭設計中H過大或過小時，應調整

13、錐頸尺寸；法蘭設計中R過大或過小時，應調整法蘭環厚度尺寸；法蘭設計中T過大或過小時，應調整錐頸尺寸。以上根據法蘭不同應力的情況，分別調整“頸”和“環”的做法。法蘭設計優化原則：法蘭設計應使各項應力分別接近材料許用應力值，即結構材料在各個方向的強度都得到較充分的發揮。(4)法蘭設計時，須注意以下二點： 外壓法蘭與內壓法蘭其他設計條件相同時，外壓法蘭所需螺栓面積較小，法蘭力矩值小，法蘭厚度小。因此一般外壓法蘭可以按同等壓力的內壓法蘭選用是安全的。 寬面法蘭與窄面法蘭寬面法蘭壓緊面積大，特別在操作狀態下所需的螺栓載荷較大，所以所需螺栓面積較大，同等設計條件下，寬面法蘭所需螺栓面積是窄面法蘭的數倍；寬

14、面法蘭計算模型將法蘭作為沿寬度視作一簡支梁考慮，窄面法蘭將法蘭環作為沿圓周均布作用力矩的環板考慮，而寬面法蘭受力較好，因此法蘭較薄。但是由于在壓力較高的場合下，螺栓太多會發生布置困難或螺栓中心圓直徑太大，法蘭徑向尺寸極不緊湊。另外寬面法蘭密封效果不好。因此一般用于壓力很低場合。（5）法蘭類型與墊片、螺柱、螺母材料匹配 墊片是整個法蘭連接的基礎。墊片材質和型式決定了所需配置螺柱及螺母的要求，同時也直接影響到法蘭結構的型式及其所需強度尺寸。甲型平焊法蘭一般采用鋼板制作，由于其最大厚度有限，所以只能適用于低壓情況，為此只宜配用軟墊片，如石棉橡膠板，匹配螺柱螺母材料均為Q235-A。 對于乙型平焊法蘭

15、和長頸對焊法蘭標準中，對PN<1MPa的情況下，采用軟墊片所需螺栓載荷較小，因此配置螺柱材料為35鋼等；對PN1MPa的情況下，由于螺栓載荷逐步變成受操作壓力控制。壓緊墊片所需螺栓載荷相對為平衡內壓軸向力所需的螺栓載荷為小（尤其在大規格直徑螺栓規格時），因此采用不同墊片時，它們螺栓載荷相差不很大，標準中允許采用相同的螺柱配置并以要求較大螺栓載荷的墊片進行考慮，螺柱材料為40MnB或40Cr等，可供匹配墊片包括石棉橡膠板、纏繞墊和包墊。對于高應力和較大直徑規格的法蘭，由于所需螺栓載荷很大，因此采用了高強度的螺柱材料：40MnVB 和35 Cr MoA，以保證法蘭有較緊湊的結構尺寸，受力合理

16、，允許匹配的材料包括上述三種。 (6)法蘭腐蝕裕量根據標準法蘭長期使用經驗，可以認為本標準能適應2 mm的腐蝕裕量。對于乙型法蘭，當法蘭材料對使用介質的腐蝕裕量超過2 mm小于3 mm 時，應加厚短節2 mm。長頸對焊法蘭的適用腐蝕裕量不大于3 mm。（7）對法蘭材料的要求乙型平焊法蘭的強度是按整體法蘭進行考慮的，短節材料不僅應具有良好的焊接性，而且直接影響到法蘭強度，乙型法蘭短節的材料及其制造、檢驗和驗收等方面要求與對接的圓筒相同。對法蘭材料進行正火或完全退火的目的是細化晶粒，改善韌性。參照ASME VIII 和GB150，對15MnVR鋼板和厚度大于50mm的20R、16MNR鋼板制作的法

17、蘭及長頸對焊法蘭（軋制和鍛制）提出了正火狀態下的使用要求。法蘭短節材料應與法蘭材料相同。如不相同，其強度級別應不低于法蘭材料，且應與法蘭材料間有良好的焊接性，并在圖樣名細欄中注明。短節長度允許加長，加長后，法蘭厚度與總高度H均在法蘭標記中標明。法蘭襯環材料由設計者決定。(8)法蘭焊縫檢測要求法蘭的拼接焊縫須經百分之百射線或超聲檢測。對長頸法蘭，當工作壓力大于或等于0.8倍本標準中規定的最大允許工作壓力時，法蘭與圓筒的對接焊縫必須進行100%射線或超聲檢測，檢測方法按JB4730。射線檢測II級合格，超聲波檢測I級合格。當法蘭所在容器圖樣對容器殼體的檢測要求未能滿足上述要求時，則該要求應在圖樣中

18、標明。對甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭，法蘭與圓筒或短節間的連接焊縫應進行磁粉或滲透檢測，檢測方法按JB4730，I級合格。(9)法蘭頸部削薄要求乙型平焊法蘭的短節厚度或長頸對焊法蘭的直邊厚度與其相連接的圓筒厚度不等時：若圓筒厚度不大于10 mm，且與短節或長頸直邊厚度差超過3 mm；若圓筒厚度大于10 mm，且與短節或長頸直邊厚度差大于筒體厚度30%或超過5 mm時，乙型平焊法蘭應按斜率1：3、長頸對焊法蘭按標準中圖2.1虛線削薄，或者在對接焊縫的筒體端按標準中圖2堆焊過渡。 圖3-3 法蘭直邊段削薄問題的處理: 按理論計算要求；對接圓筒厚度應與法蘭直邊段保持等厚，且圓筒應有足夠的長度(DiS)

19、0.5,其中Di一圓筒直徑，S一圓筒厚度). 法蘭直邊厚度通常比圓筒厚度要大，因此出現不等厚的連接情況采取以下處理辦法：本標準允許對法蘭直邊段作有限制的削薄，而后直接與圓筒對接，標準對“對接圓筒”的最小厚度作了規定與長頸法蘭相連接的圓筒厚度應不小于JB/T4703中規定的對接筒體最小0，且筒節長度不小于（DN0）0。5。當對接圓筒厚度小于最小對接圓筒厚度0時，應按JB/T4703中的表三要求，調整法蘭總高度H（其他尺寸不變），并連同法蘭厚度在標記中標明 (10) 非金屬軟墊片（JB/T4704-2000）、纏繞墊片（JB/T4705-2000）、金屬包墊片（JB/T4706-2000） (A1

20、)墊片的尺寸公差墊片的尺寸公差大小不僅對墊片的安裝有影響, 對密封性能也有一定影響本標準尺寸公差與JB/T4704-92規定中相同 (A2)本標準中纏繞墊的三種形式： 對于突密封面，墊片應帶外加強環或帶內、外加強環； 對于凹凸密封面，墊片應帶內加強環； 對榫槽密封面，選用基本型的墊片。 (11)壓力容器用等長雙頭螺柱 (B1)為了滿足不同使用工況及使用場合的要求，給使用者更大地靈活性，并遵照GBl50鋼制壓力容器中的規定，結合實際情況，共列入了七種材料Q235-A按GB/T700的規定；35按GB/T699的規定，應在正火狀態下使用；40MnB、40MnVB、40Cr、35CrMoA、25Cr

21、2MoVA按GB/T3077的規定，并需經調質處理。 (B2) 按照無螺紋部分直徑d2的大小的不同，將螺柱分為A型、B型兩種。A型螺柱主要是為了滿足優先選用滾制螺柱的要求；B型螺柱選用于溫度較高的場合，如各種型式熱交換器的大法蘭螺柱。(B3) 螺柱材料用于使用溫度低于-20的螺柱及螺母材料35CRMOA，應進行使用溫度下的低溫沖擊實驗。使用溫度低于或等于0至大于-20的螺柱及螺母材料40MnB、40MnVB應進行使用溫度下的沖擊實驗。沖擊實驗按GB/T229的規定，沖擊功AKV27J。（二）、管法蘭 <<容規>>第54條規定：鋼制管法蘭、墊片、緊固件設計參照HG2059

22、2HG20635的規定。 國際管法蘭標準主要有兩個體系，即以德國DIN(包括原蘇聯)為代表的歐洲管法蘭體系和以美國ANSI管法蘭為代表的美洲管法蘭體系。除此之外，還有日本JIS管法蘭，但在石油化工裝置中一般僅用于公用工程，而且在國際上影響較小。 化工行業標準HG20592-20635-97鋼制管法蘭、墊片、緊固件。1、 HG20592-20614（歐洲體系） HG管法蘭(歐洲體系)的公稱壓力等級按DIN標準，公稱壓力范圍：0.25 ，0.6，1.0， 1.6， 2.5， 4.0， 6.3， 10.0，16.0， 25.0MPa 等10個壓力等級。公稱直徑范圍：102000mm。 法蘭型式有板式

23、平焊、帶頸平焊、帶頸對焊、整體、承插焊、螺紋、對焊環松套、平焊環松套、法蘭蓋、襯里法蘭等10種。密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、環連接面、全平面等5種。(1) 板式平焊法蘭：由于取材方便，是化工部門過去廣泛使用的管法蘭型式。由于板式平焊法蘭的剛性較差，在螺栓力作用下，法蘭變形引起密封面的轉角而導致接頭泄漏。原HGJ45板式平焊法蘭時，將其壓力等級限制在PN1.0MPa，并規定不得用于有毒、易燃易爆和較高真空度要求的化工工藝配管系統。但在實際使用中碰到了一些問題，許多設計、制造、使用部門建議放寬板式平焊法蘭的應用范圍。在HG20592中參照ISO 70051，根據國內的使用情況對板式平焊法蘭的

24、壓力等級范圍進行了調整，從PN1.0MPa 提高至PN 2.5MPa ，且建議不使用在易燃易爆和高度、極度危害的場合。其密封面型式僅有突面和全平面兩種。（2）帶頸平焊法蘭和承插焊法蘭 參照ISO7005-1的規定，結合幾年來的實際使用經驗對帶頸平焊法蘭的公稱壓力范圍進行了調整由PN10.0 MPa 調整為PN4.0 M Pa。承插焊法蘭的公稱壓力仍為PN10.0 MPa。 承插焊法蘭雖然僅采用單面填角焊但由于僅用于DN50以下的小口徑管道上，經核算其焊縫的承載能力還是足夠的。 由于帶頸平焊法蘭或承插焊法蘭的結構，尤其是焊接結構的特征，國外對其使用亦有限制，現摘錄供選用時參考； A在劇烈循環條件

25、下操作的法蘭應使用帶頸對焊法蘭(ANSIB31.3 308.2.4)。 B帶頸平焊法蘭或承插焊法蘭不應使用于有頻繁的大幅度溫度循環的配管系統(ANSI B31.3 308.2.1)。 C承插焊法蘭不應使用于具有縫隙腐蝕或強腐蝕性介質(ANSI B31.3 308.2.1)。上述“劇烈循環”指的是管道的位移應力即E0.8倍的位移許用應力A，或者當量循環數N7000的場合。上述定義可詳見美國ANSI B31.3或HGJ 887化工管道設計規范。由于金屬環墊的壓緊應力高,而承插焊法蘭的承載能力又差于帶頸對焊法蘭，為此承插焊法蘭未設置環連接面。帶頸平焊法蘭的密封面型式有全平面、突面、凹凸面和榫槽面四種

26、，承插焊法蘭的密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面三種。 （3）整體法蘭 整體法蘭廣泛地應用于閥門、泵的設計。整體法蘭的適用壓力范圍和公稱直徑參照ISO7005-1和DIN法蘭標準定為PN 0625MPa和DN102000。整體法蘭的密封面型式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面和環連接面等五種。 (4)帶頸對焊法蘭帶頸對焊法蘭是承載能力最好的法蘭型式。也是化工工程設計中廣泛使用的法蘭型式。對焊法蘭的壓力范圍從1.0MPa25 MPa ;法蘭公稱直徑范圍參照ISO7005-1進行調整PNl.0、1.6MPa由DN600擴大至DN2000，PN 2.5MPa由DN600擴大至DN1000。 帶頸對焊法蘭密

27、封面型式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面和環連接面等五種。 (5)螺紋法蘭螺紋法蘭是工程建設中廣泛使用的種法蘭結構型式，具有現場安裝方便，不需焊接的優點。螺紋法蘭僅適用于英制管系列。螺紋法蘭采用的螺紋型式有GB 7306規定的55°圓錐內螺紋Rc、55°圓柱內螺紋Rp及按GBT 12716規定的60°圓錐管螺紋NPT等三種。螺紋法蘭的公稱壓力范圍和公稱直徑范圍為PN0.64.0 MPa，DN10150 mm。 螺紋法蘭密封面型式有全平面、突面等二種。考慮到螺紋法蘭的結構特性，因此不宜用于易燃、易爆和高度以及極度危害的場合。(6)對焊環松套法蘭和平焊環松套法蘭對焊環松

28、套法蘭和平焊環松套法蘭主要用于具有腐蝕性介質的管道系統。法蘭和對焊環、平焊環可以采用不同的材料，所以能節省不誘鋼的用量、降低法蘭成本，提高使用性能。標準規定對焊環松套法蘭的法蘭型式均采用板式法蘭，其公稱壓力適用范圍為PN0.64.0 MPa ，公稱通徑為DN10600 mm。對焊環松套法蘭的密封面型式僅有突面一種。平焊環松套法蘭的制作較為簡單，尤其適合設備制造廠單件生產，避免單件、小批采購困難的優點。平焊環松套法蘭的密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面等多種密封面型式。 (7)法蘭蓋法蘭蓋主要用于管道端部作封頭用。為了與法蘭匹配，基本上做到一種法蘭就配一個法蘭蓋，由此確定法蘭蓋的壓力等級和密封面型

29、式、公稱通徑。但PN1.0、1.6 MPa公稱通徑為DN101200 ，PN2.5為DN10600 mm，比法蘭的通徑范圍略小。 法蘭蓋的密封面型式：全平面、突面、凹凸面、榫槽面和環連接面等五種。(8)不銹鋼襯里法蘭蓋不銹鋼襯里法蘭蓋系根據德國DIN，并參考日、美等國公司標準而制定的。 襯里法蘭蓋的密封面型式：突面、凸面、榫面等三種。(9)法蘭的壓力-溫度表 法蘭的壓力一溫度表，是指法蘭在不同工作溫度下所能承受的最大無沖擊工作壓力，是法蘭選用的重要參數，尤其是對高溫下使用的法蘭。(10) 管法蘭配套墊片標準管法蘭連接的主要失效形式是泄漏。泄漏與密封結構型式、被連接件的剛性、密封件的性能、操作和

30、安裝等許多因素有關。墊片作為法蘭連接的主要元件，對密封起著重要作用。近年來國外工業發達國家出于石棉危害人體健康，相繼對石棉制品加以禁止或限制使用。隨著引進裝置的增多，出于與國際接軌的要求，我國對石棉制品使用的限制也越來越多。為此在本標準中，保留了石棉橡膠板和耐油石棉橡膠板以外，引入了橡膠墊片、合成纖維橡膠墊片和改性或填充聚四氟乙烯板墊片等無石棉墊片品種。聚四氟乙烯(PTFE)是含氟塑料中的最重要的種產品。聚四氟乙烯具有許多優越的性能，如極好的化學穩定性、良好的熱性能(-200+260)、電絕緣性、表面不粘性、自潤滑性和耐大氣老化性等，目前常用的聚四氟乙烯墊片的牌號為G-3510。2、HG 20

31、61520635-97（美洲體系） HG2061520635-97鋼制管法蘭美州體系部分是以美國ANSI B16.5、ANSI B1647(大直徑法蘭B系列)為法蘭部分的編制依據墊片部分以ANSI B16.20和ISO 7483-91為編制依據，緊固件以ISO7005-1及SH 3404為M制緊固件的編制依據。ISO7483-91即為ISO 7005-1中的PN2.0-42.0MPa法蘭配套的墊片標準。 HG美州體系法蘭采用了ANSI B165全部法蘭型式，包括平焊（SO）、對焊（WN）、螺紋(Th)、承插(SW)、松套(LF但不包括對焊環)、法蘭蓋（BL）、整體（IF，法蘭管件）。但在比力等

32、級及公稱直徑范圍作了調整。（1）密封面型式: a 選用了突面、環連接面、全平面、大凹凸面及大榫槽面。b刪除了小凹凸面及小榫槽面(工程設計的管法蘭從不采用)。c對焊環(松套法蘭)僅保留突面，刪除了環連接面(內于國內尚不能制造該種環連接面對焊環，且工程中使用極少，尚未發現采用場合)。d環連接面僅用于WN、BL、IF、SW等整體性較好的法蘭型式，而未引入Th、SO、LF等法蘭型式。 e.全平面僅用于2.0MPa蒸汽的SO、Th、WN、IF相BL法蘭。對于DN600 mm的法蘭等效采用了ANSI B16.5，對DN650 mm的法蘭等效采用ANSI B16.47中的B系列（API1605）。（2）公稱

33、壓力范圍“2.0 MPa(Class 150)，5.0 MPa(Class 300)，11.0 MPa(Class 600) ，15.0 MPa(Class 900)， 26.0 MPa(Class 1500) 和42.0MPa (Class 2500)。（3）公稱直徑范圍： 15 -1500 mm 。四、 支 座設備支座用來支承設備重量和固定設備的位置。支座一般分為臥式設備支座、立式設備支座和球形容器支座。耳式支座 JB/T4712.3-2007（2008.2.1實施）支承式支座 JB/T4712.4-2007立式支座 腿式支座 JB/T4712.2-2007裙式支座支座 鞍式支座 JB/T

34、4712.1-2007臥式支座 圈式支座支腿支座球形容器支座分為柱式、裙式、半埋式、高架式支座四種。 （一）、臥式設備支座1、臥式設備支座設計要領支座的數目 水平置于支座上的圓筒形容器，共受力狀態和梁相似。從應力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個支承比采用兩個支承優越，因為多支承在粱內產生的應力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數目越多越好。但在是實際上臥式容器應盡可能設計成雙支座，這是因為當支點多于兩個時，各支承平面的影響如容器簡體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、各支座基礎下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對剛性等等，均會影響支座反力的分市。因此采用多支

35、座不僅體現不出理論上的優越論反而會造成容器受力不均勻程度的增加，結容器的運行安全帶來不利的影響。關于支座的承重 支座設計時必須考慮它可能承受的最大荷重。因此，對用于盛裝氣體或密度比水小的液體的臥式容器支座，由于進行水壓試驗的需要，應按支承裝滿水的容器來設計。關于支座型式的選擇 在一般情況飛建議采用鞍式支座支承臥式容器。對于大直徑薄壁容器、真空下操作的容器或需要兩個以上支承的容器， 一般選用圈座。支腿只適用于軸向彎曲應力比由工作壓力所引起的軸向應力小的小型容器，而且其支座處由于反作用力所引起的局部應力，應在容許的范圍以內。 圖4-12、 鞍式支座（JB/T4712.1-2007）l JB/T47

36、12.1-2007主要修訂內容增加了DN1000mm1400mm的150º包角鞍座系列。適當加寬筋板尺寸b3,相應增加墊板寬度尺寸b4，以滿足墊板起加強作用時的尺寸要求。用于接地的螺栓孔位置靠近筋板邊緣，以方便操作。 鞍式支座標準適用范圍：適用于雙支點支承的鋼制臥式容器的鞍式支座。對多支點支承的臥式容器鞍式支座其結構型式和結構尺寸亦可參照本標準使用。 鞍座設計條件：設計溫度：200；地震設防烈度：8度（II類場地）； 鞍式支座型式特征:按鞍座實際承載的大小分為輕型(A) 、重型(B)兩種.a. 輕型鞍座120º包角, 帶墊板, DN10004000;b. 重型鞍座按包角、制

37、作方式及附帶墊板情況分五種型號:BI-包角120º、焊接制作、帶墊板,DN1594000;BII-包角150º、焊接制作、帶墊板, DN10004000;BIII-包角120º、焊接制作、不帶墊板, DN159900;BIV-包角120º、彎制、帶墊板, DN159900;BV-包角120º、彎制、不帶墊板, DN159900;鞍座分固定式(F)和滑動式(S)兩種安裝形式。圖4-2 鞍式支座型式選擇：a.重型鞍座可滿足臥式換熱器、介質比重較大或L/D較大臥式容器的使用要求；輕型鞍座則滿足介質比重較小（氣體）臥式容器的使用要求。但容器直徑小于1米

38、鞍座未設輕型結構，原因容器直徑太小其重量差別不大。b.當容器直徑小于1米時，分帶墊板和不帶墊板兩種。當容器直徑小時，有些容器的壁厚裕量較大，可不帶墊板；但有些容器壁厚裕量較小或筒體材質與鞍座材質差別較大或容器需熱處理等，此時須加墊板；當容器直徑大時，一般壁厚裕量較小，需加設墊板，以改善支座處受力狀況。c.容器因溫度變化，固定側應采用固定鞍座；滑動側采用滑動鞍座。固定鞍座一般設在接管較多的一側。采用三個鞍座時，中間鞍座宜選固定鞍座，兩側鞍座可選滑動鞍座。d.若容器殼體有熱處理要求時，鞍座墊板應在熱處理前焊接在器壁上。 鞍式支座結構尺寸：1）鞍座包角增加鞍座包角可以降低鞍座邊角處產生的較高應力值。

39、增加=150º系列，對于大直徑薄壁容器，若使用120º包角鞍座，會在鞍座邊角處產生的較高應力值，故增加=150º系列。可按容器圓筒強度的需要確定選用120º包角或150º包角的鞍座。 2）鞍座筋板上設置了兩個螺栓孔接地之用。3）墊板結構。為改善容器的受力情況，將墊板四角倒圓；并在墊板中心開一通氣孔，以利于焊接或熱處理時氣體的排放；為使墊板按實際需要設置或與容器等厚，標準中墊板厚度允許改變。 鞍式材料： 鞍式材料為Q235A.也可用其他材料。墊板材料一般應與容器筒體材料相同。當鞍式設計溫度-20時，應根據實際設計條件，如有必要設計者可以對腹板等材

40、料提出附加低溫檢驗要求，或選用其他合適的材料。 墊板選用： DN900mm容器，重型鞍座分為帶墊板和不帶墊板兩種，符合下列情況之一,必須設置墊板:a.容器圓筒有效厚度小于或等于3mm時；b.容器圓筒鞍座處的周向應力(5-9 )大于規定值時；c.容器圓筒殼體有熱處理要求;d.容器圓筒與鞍座間溫差大于200時;e.當容器圓筒材料與鞍座材料不具有相同或相近化學成分和性能指標時； 安裝位置：鞍座應盡可能靠近封頭，即A應小于或等于Da/4且不宜大于0.2L。當需要時，A最大不得大于0.25L。 基礎墊板： 當容器基礎是鋼筋混凝土時，滑動鞍座底板下面必須安裝基礎墊板。基礎墊板必須保持平整光滑，墊板尺寸參照

41、附錄C確定。基礎墊板由設計者在設計圖樣上規定其供貨關系。 滑動鞍座螺栓孔長度L：當容器操作壁溫與安裝環境溫度有較大差異時，滑動鞍座螺栓孔長度L根據容器圓筒金屬溫度和鞍座間距按附錄A核算螺栓孔長度L。鞍座螺栓孔應根據其不同膨脹形式按圖11要求進行安裝。圖4-3圖4-4 鞍座設計計算：1）鞍座受力分析：a.垂直靜載荷： 垂直靜載荷由容器自重和其內部介質重量引起，產生壓應力；b.靜載荷在弧形承壓面上所產生的水平推力，產生水平拉應力； c.由于容器膨脹或收縮，底板上產生的摩擦力，在鞍座底部橫斷面上產生彎曲應力； d.風載荷：由于鞍座一般較低，實際計算表明在鞍座上產生的彎曲應力是很低的，可忽略不計。e.

42、地震載荷：在鞍座底部橫斷面上產生彎曲應力； 2）在計算鞍座的允許載荷時，不但要考慮荷載所產生的水平拉應力，還要考慮垂直靜荷載產生的壓應力以及摩擦力、地震力等作用彎矩產生的彎曲應力。在JB/T4712.1-2005中，除了按水平拉應力確定鞍座腹板厚度外，還按垂直靜荷載以及摩擦力作用彎矩組合載荷計算鞍座的允許載荷。鞍座允許載荷Q計算中未考慮地震工況，因為標準中考慮地震設防烈度8度，地震系數K=0.135，小于摩擦力工況中鋼對鋼摩擦系數f=0.3。故摩擦力工況是最危險的組合工況。3）當鞍座高度增加時，鞍座允許載荷Q隨之降低，其值可按附錄B確定。圖4-5（二）、立式設備支座1、腿式支座（JB/T471

43、2.2-2007）l JB/T4712.2-2007主要修訂內容：1）.增加了H型鋼腿式支座系列，支腿最大支承高度由原1200 mm擴大到2000 mm，容器總高由原5000 mm擴大到8000 mm；2）.各腿式支座系列參數表中的“容器最大總高Hmax”改為“殼體最大切線距Lmax”;3）.增加了支腿計算方法和例題（附錄A）。 腿式支座標準適用范圍：適用于安裝在剛性基礎，且符合下列條件的容器：a.公稱直徑DN4001600mm；b.圓筒長度L與公稱直徑DN之比L/DN5;c.容器總高度H1：角鋼與鋼管支柱5000 mm；H型鋼支柱5000 mm；不適用于通過管線直接與產生脈動載荷的機器設備剛

44、性連接的容器，而應選用裙座等支承型式。 腿式支座設計條件：a.設計溫度：t200；b.設計基本風壓值：q0=800Pa，地面粗造度為A類；c.設計地震設防烈度：8度（II類場地土），設計基本地震加速度0.2g。 當容器支腿設計條件與上不符時，可參考附錄A的計算方法，通過校核參考使用本標準。腿式支座型式：型 式支座號適用公稱直徑（mm）結 構 特 征材料A17DN4001600角鋼支柱，帶墊板Q235-AAN17角鋼支柱，不帶墊板Q235-AB15鋼管支柱，帶墊板20BN15鋼管支柱，不帶墊板20C110H型鋼支柱，帶墊板Q235-ACN110H型鋼支柱，不帶墊板Q235-AA、AN型支座具有易

45、與容器圓筒相吻合、焊接安裝較為容易的優點；B、BN型支座具有在所有方向上都具有相同截面系數，具有較高抗壓失穩能力的優點。標準考慮了支腿與圓筒連接處局部應力問題,故分為帶墊板和不帶墊板。 腿式支座布置：支腿數量一般應采用三個或四個均布。圖4-5 腿式支座布置圖4-6 腿式支座 墊板選用：符合下列情況之一,應設置墊板。a.用合金制的容器殼體;b.容器殼體有熱處理要求;c.與支腿連接處的圓筒有效厚度小于JB/T4712.2-2007表5給出的最小厚度;墊板厚度一般與容器殼體相等，也可根據需要確定。.腿式支座設計計算：支座連接處局部應力計算復雜,為了方便選用小于JB/T4712.2-2007表5給出的

46、最小厚度,標準中采用比吉拉德法,計算了圓筒的局部應力,得出不同直徑,不同材料,不需要設置墊板的圓筒有效厚度的最小值.凡圓筒的有效厚度小于JB/T4712.2-2007表5給出的最小厚度,即需要設置墊板。3、 耳式支座（JB/T4712.3-2007）耳式支座又稱懸掛式支座，一般由兩塊筋板及一塊底版焊接而成。耳座的優點是簡單，輕便；缺點是對器壁易產生較大的局部應力。 JB/T4712.3-2007主要修訂內容：1）增加了加長壁耳式支座系列（C型），并帶蓋板；對C-3型以上支座采用雙螺栓與基礎連接；2）增加了16MnR、0Cr19Ni9、和Cr-Mo鋼支座系列，并給出了其允許載荷；3）給出了設備筒

47、體的許用應力在110MPa、130MPa、150MPa、170MPa時，支座處殼體的允許彎矩；4）對A、B支座，在兩筋板間距b2230mm時，增加了蓋板結構。 耳式支座適用范圍：適用于公稱直徑不大于4000mm的立式圓筒形容器。耳式支座型式：型 式支座號適用公稱直徑（mm）結 構 特 征材料A153002600短臂，帶墊板，無蓋板I-Q235-AII-16MnRIII-0Cr19Ni9IV-15CrMoR6815004000短臂，帶墊板，有蓋板B153002600長臂，帶墊板，無蓋板6815004000長臂，帶墊板，有蓋板C133001400加長臂，帶墊板，無蓋板4810004000加長臂，帶

48、墊板，有蓋板B、C型用于帶保溫的立式設備。圖4-7 耳式支座 墊板選用：耳式支座通常應設置墊板，當DN900mm時，可不設置墊板但必須滿足下列條件：1）容器殼體的有效厚度大于3mm；2）容器殼體材料與支座材料具有相同或相近的化學成分和力學性能。對低溫容器的支座，一般要加墊板。對于不銹鋼制設備，當用碳鋼制作支座時，為防止器壁與支座在焊接的過程中，不銹鋼中合金元素的流失，也需在支座與筒連接處加墊板。JB/T4712.3-2007特點：1）考慮支座彎矩對容器圓筒所產生的局部應力，避免筒體由于局部應力過大有可能引起失效。局部徑向彎矩包括設備自重、水平載荷（風載荷或地震載荷）及偏心載荷所產生的彎矩。2）

49、提出了支座的制造要求，以保證支座的制造質量。若容器殼體有熱處理要求時，支座墊板應在熱處理前焊接在器壁上。3）改進了墊板結構。為改善容器的受力情況，JB/T4712.3-2007將墊板四角倒圓；并在墊板中心開一通氣孔，以利于焊接或熱處理時氣體的排放。耳式支座設計計算：支座處容器圓筒內存在以下幾種應力：（1）內壓引起的一次總體薄膜應力Pm；（2）支座彎矩引起的一次局部薄膜應力Pl；（3）支座彎矩引起的一次彎曲應力Pb；根據應力分析的方法按照下列原則計算： PmPm+Pl1.5Pm+Pl+Pb1.5至于組合應力，按照第三強度理論進行計算。一般情況下，應校核支座處圓筒所受的支座彎矩ML，使MLML；對

50、襯里容器，MLML/1.5，目的是為了防止過大的局部應力造成襯里層的破壞。若容器殼體有熱處理要求時，支座墊板應在熱處理前焊接在器壁上。 耳式支座選用方法：（1） 計算一個支座的實際負荷Q KN圖4-7 耳式支座受力圖式中：m0-設備總質量（包括殼體及其附件，內部介質及保溫層的質量），Kg;g-重力加速度;Ge-偏心載荷；K-不均勻系數，n=3時，K =1，n >3時，K=0.83 ; n 支座數量；P-水平力，P=max（Pe+0.25 Pw, Pw）當容器高徑比不大于5，且總高度H0不大于10m時，Pe、Pw可按下式計算，超出此范圍的容器本標準不推薦使用耳座。Pe(水平地震力)= am

51、0g a-地震系數，對7，8，9度地震分別取0.08(0.12)、0.16（0.24）、0.32。 Pw(水平風載荷)=1.2fi1q0D0H0 D0-容器外徑，有保溫層時取保溫層外徑；fi -風壓高度變化系數；設備質心所在高度10 m，fi1；15 m，fi1.14；20 m，fi1.25q0-10米高度處的基本風壓值, N/m2；H0-容器總高度；h-水平力作用點至底板距離；Se-偏心距；D-支座安裝尺寸（螺栓分布圓直徑）。 （2） 按，選取相應的支座。（3） 校核，若不符合則應選取大一號的支座或增加支座數量。 由于支反力Q對容器器壁作用一外力矩M，M=Q（l2-s1）/103；支座處的器

52、壁內在此力矩作用下產生彎矩和彎曲應力，為了使支座處器壁內附加彎曲應力和由介質壓力引起的薄膜應力之和不超過許用值，對于不同DN，不同的筒體，在不同內壓下，均有其允許承受的最大支座外力矩值（“由容器筒體限定的、支座的許用外力矩”）。因此，值既和筒體的DN，材質及所承受的內壓有關，也和支座的型號有關。3、支承式支座（JB/T4712.4-2007） JB/T4712.4-2007主要修訂內容：1）分別給出了許用應力在110MPa、130MPa、150MPa、170MPa時的由封頭限定的B型支座的允許載荷F值；2）將B型支座墊板上的通氣孔確定為墊板的中心位置，并在底板的中心處增開一個8的通氣孔； 3）

53、B型支座的地腳螺栓孔改為周向布置。支承式支座適用范圍：a. 公稱直徑DN8004000mm；b. 圓筒長度L與公稱直徑DN之比L/DN5;c. 容器總高度H010m。支承式支座多用于安裝在距地坪或基礎面較近的具有橢圓形或碟形封頭立式容器， 支座數量一般應采用三個或四個均布。 支承式支座型式分類：型 式支 座 號適 用 公 稱 直 徑（mm）結 構 特 征A16DN8003000鋼板焊制，帶墊板B18DN8004000鋼管制作，帶墊板1）支座的墊板厚度一般與封頭厚度相等，也可根據實際需要確定；2）B型支座的高度可以改變，但應不大于規定的支座高度上限值。JB/T4712.4-2007特點：1）考慮

54、了B型支承式對封頭產生的局部應力，避免封頭由于支座垂直反作用力可能引起的失效。對于A 型支座，嚴格規定了墊板尺寸，以改善局部應力。2）在支座選用時，應考慮偏心載荷、風載荷或地震載荷對支座所引起的附加載荷。3）提出了支座的制造要求，以保證支座的制造質量。4）墊板結構及尺寸 A型支座采用四角倒圓及開通氣孔的矩形墊板結構，其尺寸由結構決定；B型支座墊板直徑由下式確定：1.25d3/d21.5，并應在墊板上方便的部位開設排氣孔（開設排氣孔目的是利于焊接或熱處理時氣體的排放）。 支承式支座的材料：1）墊板的材料一般與容器封頭的材料相同；2）支座底板的材料為Q235-A;3）A型支座筋板材料為Q235-A；B型支座鋼管