3.压力容器法兰的尺寸系列：
⑴ 两个基本参数
法兰的尺寸是由法兰的公称压力PN和公称直径DN两个参 数唯一确定的。 ① 法兰的公称直径：指与法兰相配的筒体或封头的公称直径。 ② 法兰的公称压力：指的是在规定的设计条件下，在确定
法兰结构尺寸时所采用的设计压力。法兰的公称压力并不代
表它的允许工作压力。
压力容器法兰的公称压力分七个等级，即0.25、0.60、
16MnR 0.25MnR
(3) 确定法兰结构尺寸
根据上述计算结果查附表10-2或10-3,并将尺寸注于图中。
° × °
等均影响密封。
二、法兰连接受力分析
法兰受力分析过程参见教材P247~P248。影响法兰受力
的因素有密封垫圈性质、与法兰联结处的器壁壁厚、螺栓孔 中心与密封垫圈的距离等。所受应力为三个弯曲应力。
轴向弯曲应力σx 环向应力σθ 径向应力σr
结论：
1.密封垫圈是整个法兰的基础，是影响螺栓力和法兰力 矩大小的主要因素之一。 2.增加与法兰盘接连处器壁（或管壁）的壁厚，可增加法兰的 刚度并可减小法兰加给器壁的弯曲应力。 3.决定法兰强度大小的关键尺寸是法兰盘的厚度。
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4.法兰螺孔中心圆直径应尽量小，盲目增大法兰外径没有
意义。
三、容器法兰标准
标准号为 JB/T4700～4707—2000。
⒈ 压力容器法兰类型与结构 压力容器法兰从整体看有三种形式：
甲型平焊法兰 乙型平焊法兰 长颈对焊法兰
① 甲型平焊法兰:
有平面密封面和凹凸密封面两种密封面型式。
°
1.密封原理：在连接口增加流体流动的阻力。当压力介质通
过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力差时，介质就 被密封住了。图给出了强制密封中垫圈变形过程示意图。
要保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际存在的比压，预 紧时不低于垫圈的预紧密封比压，工作时不低于工作密封比压。 2.影响密封的主要因素
螺栓预紧力；垫圈性能；密封面的型式；法兰刚度
存在的比压，预紧时不低于垫圈的预紧密封比压，工作时不低 于工作密封比压。 预紧密封比压：为防止介质泄露而形成初始密封条件时 垫圈单位面积上的压紧力称为垫圈的预紧密封比压。
工作密封比压：一个已形成了初始密封条件的法兰连接（即垫
圈已被压缩到预紧密封比压)在通入介质后，为不使介质泄露，
在密封面与垫圈之间所保留下来的最低比压。
连接结构 不可拆结构:铆接、焊接、粘接。
一、法兰联接的密封原理：
法兰联接是由一对法兰、数个螺栓螺母和一个垫片（圈） 所组成。把处于法兰压紧面之间的垫圈压紧，当垫圈单位面积 上所受的压紧力达到某一值时，借助于垫圈的变形，把法兰密 封表面上的凹凸不平处填满，就形成了为防止介质泄露形成了
初始密封条件。为保证法兰密封，就必须使法兰密封面上实际
解: (1)确定法兰类型
根据DN=1000mm,p=0.2MPa按表10-1可知应选甲型平焊法兰。 (2)确定法兰公称压力 根据p=0.2MPa,t=280℃,查表10-10得: 材料 20R 初设PN 0.25MPa [p] 温度 条件P=0.2MPa 重设PN 0.6MPa 300℃ 0.15MPa 不满足 300℃ 0.21MPa 满足 0.25MPa
② 乙型平焊法兰:
③ 长颈对焊法兰:
若容器是用不锈钢制作的，则需采用带不锈钢
衬环的法兰。
2、法兰密封面的型式
法兰联接的密封性能与法兰压紧垫圈的密封面型 式有直接关系，所以要合理选择密封面形状。 常见的密封面型式有：
平面型密封面 凹凸型密封面 榫槽型密封面
三种密封面比较:
平面型密封面：常用于所需压紧力不高且介质无毒的场合。 凹凸型密封面：用于PN<6.4Mpa、DN≤800㎜的场合。 榫槽型密封面：使用于密封面易燃、易爆、有毒物质。 此外，还有锥形密封面和梯形槽密封面。由于垫圈和密封 面间的接触带宽度很窄，故不需很大的螺栓力就可使接触 带上产生很大比压。
法兰类型是否包含已确定的PN和DN。 ④根据PN和DN，由表10-2～10-8中选出相应的尺寸表， 确 定所选法兰的尺寸。 ⑤由表10-15确定匹配的垫圈种类、材料和螺柱、螺母材 料。参照所查尺寸绘出法兰草图。
例题 1 为一台精馏塔塔节选配法兰。该塔内径 D i =1000mm, δ n=4mm,操作温度280℃,设计压力p=0.2MPa,法兰材料可用20R, 也可用16MnR,试分别确定使用这两种材料时,法兰的类型和尺 寸。
的形式、材质、尺寸和螺柱材料的基础上，按照不同的容器直径
和设计压力，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。所
以法兰的尺寸是由法兰的公称压力和公称直径唯一确定的。
⒊ 压力容器法兰的最大允许工作压力
附表10-10、10-11 给出了法兰最大允许工作压力。
随着材料强度高于16MnR或低于16MnR，其允许工作压力上升
或下降；随着温度高于200℃，其允许工作压力下降。低于20℃需采用低温用钢。
⒋ 容器法兰尺寸的确定
为容器筒体或封头选配法兰的步骤如下：
① 根据容器的公称直径（内径）DN和设计压力P，参照 表10-1初步确定法兰的结构类型。 ②根据容器的设计压力P，设计温度t及准备采用的法兰材
料，按照表10-10、10-11确定所选法兰的公称压力PN。 ③根据所确定的法兰的PN和DN回查表10-1，验定原定的
第10章 法兰连接
内 容 概 要
§1、压力容器法兰连接 §2 管法兰连接
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§1、压力容器法兰连接
在各种容器和管道中,由于生产操作和测量的需要
以及制造、运输、安装和检修的方便,常采用可拆结
构。常见的有法兰联接、螺纹联接和插套联接。
法兰联接应用最为普遍。它有其优、缺点。 可拆结构:法兰联接、螺纹联接、插套联接。
1.00、1.60、2.50、4.00、6.40Mpa。 表10-1中给出了三种不同型式法兰所适用的与范围，也就是 制定有标准尺寸的法兰范围。
⑵ 压力容器法兰尺寸系列表简介：
表10-2～10-8中给出了全部压力等级的压力容器法兰部分
尺寸系列。
⑶ 确定法兰尺寸的计算基础
法兰系列表中的法兰尺寸在规定设计温度是200℃、法兰材料是 16MnR或16Mn锻件；根据不同型式的法兰，规定了垫片