由“垫片选取对法兰厚度和螺栓截面积的影响”引出的分析.pdf
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1、设备技术石油化工设计()由“垫片选取对法兰厚度和螺栓截面积的影响”引出的分析高子健(中国昆仑工程有限公司辽阳分公司 辽宁 辽阳)摘要:在化工生产行业中垫片的不当选取不仅会造成法兰连接处的泄漏同样会对配套法兰和螺栓的经济成本造成影响在工程计算实例中同一种工况一般有若干种垫片可供选择:首先要根据介质特性、压力、温度等工况进行合理的初选再按所选垫片的结构尺寸、垫片系数、比压力进行实际计算最终通过分析比较筛选优质垫片以避免因为垫片材质的过度选择而造成与其配套的紧固件尺寸不合理所引起的成本增加关键词:垫片 垫片系数 比压力 法兰计算厚度 紧固件 螺栓截面积:./.工程设计概况以某一在建工程的浮头式换热器
2、设计为例设计参数如表 所示 浮头式换热器属于常见压力容器其特点为:管束可抽出便于清洗管程、壳程管、壳程温差不受限制可在高温高压下使用具有金属材料消耗量大导致成本高的缺点表 浮头式换热器设计参数项目设计压力/设计温度/腐蚀裕量公称直径/壳程.管程.(浮头侧)注:换热管 根 在计算浮头侧相关参数时发现不仅封头焊入深度对浮头法兰计算厚度有影响同时浮头中夹持垫片材质的选择也会对浮头法兰厚度以及所使用螺栓总截面积产生影响故有必要对浮头结构进行深入分析 选取垫片时应考虑的因素)有良好的弹性和回弹性能适应压力变化和温度波动)柔软性合适能与接触面很好的贴合)不污染工艺介质)有足够韧性不因压力和紧固力而损毁)低
3、温时不硬化收缩量小)加工性能好安装、压紧方便)不粘贴密封面拆卸容易)价格便宜使用寿命长 垫片选取对浮头法兰厚度计算的影响根据工况要求选取最常使用的 种垫片所使用垫片类型及参数列于表 表 所选垫片类型及参数项目垫片系数比压力使用螺栓 平金属板内包石棉.缠绕垫(不锈钢蒙乃尔).复合柔性石墨波齿金属板.计算管板厚度根据换热器实际情况给定设备筒体法兰处垫片尺寸采用 软件计算管板厚度 垫片内径 为 垫片外径 为 通过计算最后得到管板厚度均为.两侧槽深均为 因此设计管板厚度取 .浮动管板厚度在浮头处结构的计算中若管板设计厚度取 则根据/热交换器标准查知勾圈厚度是 为配合计算浮头法收稿日期:作者简介:高子健
4、男 年 月毕业于辽宁工程技术大学机械工程及自动化专业学士 工程师主要从事压力容器设计及分析工作 联系电话:.石 油 化 工 设 计 年第 期(第 卷)兰尺寸现拟定浮头法兰厚度为 并用此值进行核算.浮头法兰厚度计算图 是/中带法兰无折边球面封头的法兰结构由螺栓 紧固下的操作状态以及预紧状态下 的设计计算可得:图 无折边球面封头法兰示意)操作状态下法兰受力:.力臂:.().().()/()力矩:)操作情况下法兰总力矩:()()()()预紧情况下法兰受力:其中 ()/力臂:.()力矩:)得出结果:()预紧状态下:操作状态下:)法兰厚度:其中:.)现将上文选择的 种垫片计算其各自的浮头法兰厚度并进行对
5、比(见表)表 种垫片在两种工况下计算的法兰厚度数据对比选用垫片操作状态下预紧状态下/()/()/()/有效厚度/平金属板内包石棉.缠绕式(不锈钢蒙乃尔).复合柔性石墨波齿金属环.分析表 数据可知:在螺栓规格确定的情况下这 种类型的垫片计算得出的法兰有效厚度均满足之前给定的有效厚度()只是选用缠绕式垫片所计算出的法兰有效厚度()却是 者中最厚的)通过螺栓和垫片载荷的计算公式得知:预紧状态下与 成正比与 成正比 在螺栓为统一规格的前提下 与垫片的 具有线性增加的关系操作状态下与 成正比 (与、无关)与 及()成正比与 成正比由此得出结论:、越大、则越大直接导致法兰有效厚度增大在本文实例中选取平金属
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