【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ==170170=2MPa壓力試驗(yàn)時(shí)橢圓封頭的應(yīng)力為σT=PTDi+=2800+10210=81MPa而；相比較因此滿足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。 由HG20583—1998《鋼制壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》表，通常采用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭和平焊法蘭，我們選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭（整體式），采用凹凸面連接，F(xiàn)M形式，其結(jié)構(gòu)圖如下：圖32 管箱法蘭結(jié)構(gòu)由DN=800mm，PN=,可查得如下參數(shù)：表32 法蘭數(shù)據(jù)（單位：mm）H96091587686686348115haRd35211816261227對(duì)應(yīng)的螺柱規(guī)格M24，數(shù)量24，對(duì)接筒體最小厚度=10mm。由JB/T47002000，表2，法蘭選用鍛件16MnII,。標(biāo)記：法蘭—FM 600——110 JB/T47032000壓力容器法蘭用密封墊片有3種. 非金屬軟墊片指的是耐油石棉橡膠板(GB/T5391995使用溫度200)和石棉橡膠板(GB/T39851995,使用溫度350),由于這種墊片擠在槽中,更換困難,密封墊片的材質(zhì)與尺寸是確定螺柱和法蘭尺寸的計(jì)算基礎(chǔ),所以在按法蘭標(biāo)準(zhǔn)選用法蘭時(shí),還應(yīng)按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)的墊片尺寸. ,0C r13或0Cr18Ni9等鋼帶與石棉或聚四氟乙烯等填充帶相間纏卷而成。為防止松散，把金屬帶的始端及末端焊勞。為了增大墊片的彈性和回彈性，金屬帶與非金屬填充帶均軋制成波形，有四種結(jié)構(gòu)形式： A型又稱基本型，不帶加強(qiáng)環(huán)，用于槽密封面； B型帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)，用于凹凸密封面； C型帶外加強(qiáng)環(huán)，用于平面密封面； D型內(nèi)外均有加強(qiáng)環(huán)，用于平面密封面。由JB/T47002000，表2，選用纏繞墊片，種類為特制石棉填充帶；查JB/T47052000，表1，有0Cr13,代號(hào)為5；由JB/T47052000，表4，當(dāng)DN=800mm，PN=，查得D=865,d=825； 由JB/T47052000，圖1，，見下圖：圖23 管箱纏繞墊片查GB1501998，表92，查得：墊片系數(shù)m=，比壓力y=69MPa；選管箱墊片與管箱側(cè)墊片一致。標(biāo)記：墊片 B51—800— JB/T47052000這種連接適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓連接的場(chǎng)合，例如被連接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比較軟（例如用鋁鎂合金制造的殼體），且需要經(jīng)常拆裝時(shí)，往往采用雙頭螺柱連接。顯然，拆卸這種連接時(shí)，不用拆下螺柱。壓力容器法蘭用的雙頭螺柱有A型和B型兩種，A型螺柱無(wú)螺紋部分的直徑等于螺紋外徑，B型螺柱無(wú)螺紋部分直徑等于根徑，且中間無(wú)螺紋部分與螺紋段之間要有過渡圓弧。 A型與B型的兩種螺柱選用原則如下。 在法蘭連接中，法蘭和殼體是焊在一起的，在安裝時(shí)，法蘭與螺柱的溫度相同，操作時(shí)法蘭隨殼體溫度有所升高，在通常情況下法蘭的溫升值往往大于螺柱的溫升值，于是法蘭沿其厚度方向的熱變形將大于螺柱的熱伸長(zhǎng)量，由于法蘭盤在沿起厚度方向的剛度遠(yuǎn)大于螺柱，所以在容器操作時(shí)，可以認(rèn)為螺柱（兩個(gè)螺母間）根本限制不了法蘭的厚度，反過來(lái)倒是法蘭強(qiáng)迫螺柱在其熱伸長(zhǎng)之外，還要產(chǎn)生一定量的彈性變形，于是法蘭的熱變形與螺栓熱變形之差就是螺栓附加的彈性變形。A型雙頭螺柱，只在兩端車有螺紋2，中間螺桿部分的直徑等于螺紋外徑。就普通螺紋來(lái)說(shuō)，~，采用A型螺柱，其危險(xiǎn)截面上的附加熱應(yīng)力要比B型螺柱上的附加熱應(yīng)力值大。所以當(dāng)法蘭與螺柱間在工作狀態(tài)下溫差較大時(shí)，應(yīng)選用B型螺柱。選用等長(zhǎng)雙頭螺柱，由JB/T47002000，表2，螺柱材料選用40Cr，螺母材料選用45鋼。由JB/T47072000，表1，選用B型螺柱M24，d=24，=24，=60，C=3，r=6，見下圖：圖24 等長(zhǎng)雙頭螺柱設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)壓力P=，設(shè)計(jì)溫度t=150℃1. 墊片計(jì)算（參見GB1501998，） A 墊片有效寬度： 由GB1501998，表91，得：墊片的接觸寬度:N=Dd2=8658252=20mm墊片的基本密封寬度：b0=N2=10墊片的有效密封寬度: b== B 墊片壓緊力作用中心圓直徑： 由GB1501998，圖91所示活套法蘭，墊片壓緊力作用中心圓直徑 即是法蘭與翻邊面的平均直徑。當(dāng)㎜時(shí)，等于墊片接觸的外徑減去2b，DG=D2b=8652=849mm C 墊片壓緊力，由GB15098知： ⑴預(yù)緊狀態(tài)需要的最小墊片壓： FG=FA==849869=105N 操作狀態(tài)需要的最小墊片壓緊力：FG=Fp==84983=105N（參見GB1501998，）常見的普通螺栓連接是在被連接件上開通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母。這種連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，使用時(shí)不受被連接件材料的限制，因此應(yīng)用極廣。孔和螺栓桿多采用基孔制過度配合。這種連接能精確固定被連接件的相對(duì)位置，并能承受橫向載荷，但孔的加工精度要求較高。 對(duì)于受拉螺栓，其主要的破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的精力或疲勞拉伸強(qiáng)度；對(duì)于受剪螺栓，其主要的破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼和面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度，其中連接的擠壓強(qiáng)度對(duì)連接的可靠性起決定作用。 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，首先是根據(jù)連接的類型，連接的裝配情況，載荷狀態(tài)等情況，確定螺栓的受力；然后按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面的直徑或校核其強(qiáng)度。螺栓的其他部分和螺母，墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸，是根據(jù)等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，通常都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，可按照螺栓螺紋的公稱直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定。螺栓設(shè)計(jì)如下：① 螺栓載荷：Wa==849869=105Nb．操作狀態(tài)需要的最小螺栓載荷：Wp=+ =8492+84983 =105N② 螺栓面積： ——常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，查GB1501998表47，對(duì)于40Cr，鋼材標(biāo)準(zhǔn)GB3077，使用狀態(tài)調(diào)質(zhì)，=212Mpa； 設(shè)計(jì)溫度150℃下螺栓材料的許用應(yīng)力=183Mpa，則預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小面積 Aa=Waσb=Aa=105212= b．操作狀態(tài)下需要的最小面積：Ap=Wpσbt=105183=c．需要的螺栓面積： max{ ，}= d．實(shí)際的螺栓面積： 故滿足設(shè)計(jì)要求。③螺栓設(shè)計(jì)載荷a．預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷 b．操作狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷： （參見GB1501998，）①法蘭力矩：a. 預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩：力臂 其中，——螺栓中心圓直徑==915mm則： 由GB1501998表94，得 ； 其中——螺栓中心法蘭頸部與法蘭背面交點(diǎn)的徑向距離，即 =91580016=99mm 那么作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力：流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭截面上的流體壓力引起的軸向力之差： 故： ② 法蘭設(shè)計(jì)力矩 ——常溫下法蘭材料許用應(yīng)力；——設(shè)計(jì)溫度下法蘭材料許用應(yīng)力；查GB1501998，表95,法蘭材料為16Mn，設(shè)計(jì)溫度為150℃，則=150 Mpa，=152Mpa。③ 法蘭應(yīng)力（整體法蘭） a．軸向應(yīng)力 其中: ——法蘭頸部最小端有效厚度——法蘭頸部最大端有效厚度——法蘭頸部高度，參數(shù)——法蘭頸部有效厚度==48mm ； ； 由GB1501998，圖97，得： 由K=，在GB15098查表95，得：表33 U 由GB1501998，圖93，得：整體法蘭系數(shù) 則：由GB1501998，圖94，得：整體法蘭系數(shù) 則，參數(shù) b．徑向應(yīng)力 法蘭有效厚度： c．切向應(yīng)力 ④ 應(yīng)力校核a． 軸向應(yīng)力 其中：——設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料許用應(yīng)力=170Mpa。則: ，符合設(shè)計(jì)要求。b． 徑向應(yīng)力，符合設(shè)計(jì)要求。c． 切向應(yīng)力，符合設(shè)計(jì)要求d． 組合應(yīng)力 符合選用要求。綜上所述，管箱法蘭設(shè)計(jì)符合要求。浮頭蓋的計(jì)算包括球冠形封頭、浮頭法蘭的計(jì)算，且應(yīng)分別按管程壓力Pt作用和殼程壓力Ps作用下進(jìn)行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計(jì)計(jì)算，取其大者為計(jì)算厚度，在浮頭式換熱器中的浮頭，一般采用鉤圈式浮頭，浮頭鉤圈采用剖開型式，這樣便于裝拆，在設(shè)計(jì)浮頭蓋前，我們應(yīng)詳細(xì)了解和計(jì)算鉤圈式浮頭的結(jié)構(gòu)和尺寸，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖37所示圖35 B型鉤圈式浮頭的圖35 B型鉤圈式浮頭按GB1511998 查，表14，取b=4mm；查表15，取墊片寬度，；則；C安裝及擰緊浮頭螺母所需空間尺寸，應(yīng)考慮在各種情況熱膨脹量，宜不小于60mm。c=80mm浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑 Dfi=Di2(b1+bn)=8002（5+13）=764mm 浮頭法蘭和鉤圈的外直徑, Df0=Di+80=800+80=880 mm 布管限定圓直徑, 按GB1511998 ，對(duì)于浮頭式有：Dl=Di2(b1+b2+b)=8002（5++4）=753mm外頭蓋內(nèi)直徑D=Di+100=800+100=900mm浮動(dòng)管板外直徑 D0=Di2=80025=790mm各符號(hào)及取值 查GB1501998表93 Db=法蘭外直徑,為880mm 墊片壓緊力作用中心圓直徑法蘭內(nèi)直徑,為764mm作用在法蘭環(huán)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭載荷引起的徑向分力 分別取管程壓力Pt(內(nèi)壓)和殼程壓力Ps(外壓)封頭球面內(nèi)半徑，查，表46，=600mm LD螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離Lr Fr對(duì)法蘭環(huán)截面形心的力臂封頭邊緣處球殼中面切線與法蘭環(huán)的夾角176。焊接接頭系數(shù).1. 浮頭墊片及螺栓計(jì)算（1） 浮頭墊片的選用及計(jì)算 由JB/T47002000,表2，根據(jù)匹配要求，結(jié)合HG20580～205851998附錄A，故浮頭墊片選用纏繞墊片；由JB/T47191992，選用0Cr13鋼帶+特制石棉，凸密封面應(yīng)帶內(nèi)加