第二章-中低压容器的规则设计-第四节-法兰

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设备的壳体可以采用铸造、锻造或焊接成一个整体，但大多数化工设备是做成可拆的几个部件，然后把它们连接起来。这一方面是设备的工艺操作需要开各种孔，并使之与工艺管道或其他附件相连接；另一方面也是为了便于设备制造、安装和检修。化工设备中的可拆连接应当满足下列基本要求：第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰2能保证在操作温度和操作压力下的紧密不漏；有足够的强度，不因可拆连接的存在而削弱了整个结构的强度，并保证本身能抵抗所有外力的作用；能迅速地并多次装卸；成本低廉。第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰

可拆连接的型式很多，如螺纹连接、承插式连接、钎焊连接和法兰连接等。法兰连接的强度和紧密性比较好，装拆也较方便，因而在大多数场合比其他型式的可拆连接显得优越，从而获得了广泛的应用。3法兰连接由一对法兰、垫片和螺栓组成，借助螺栓把两部分设备连接在一起，并压紧垫片使连接处紧密不漏。在压力容器应力分析中，法兰具有特殊性，不仅法兰本身是一个承受外载荷的结构部件，而且法兰连同螺栓和垫片成为承受初始预紧力的装配结构(螺栓法兰连接系统)，它们的失效表现为泄漏，要解决法兰连接的问题，需要对整个系统的特性进行分析。第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰法兰连接的基本问题是在各种操作条件下，设备内的介质不会通过法兰接头向外或向内(在真空或减压条件下)发生泄漏，即是法兰接头紧密性问题。4本节主要介绍法兰设计计算方法，包括以下两个基本问题：1．法兰选用法兰选用主要包括法兰标准及其应用；法兰、垫片和螺栓的选用。2．法兰设计(1)密封设计按照操作条件，选取法兰型式、压紧面形状、垫片型式，计算在安装工况和操作工况下，螺栓必需的预紧载荷和操作载荷，以达到设计的密封要求。(2)强度计算即初定法兰的结构尺寸，根据(1)计算得到螺栓载荷，对法兰进行上述两种工况下的受力分析和应力校核，以确定法兰的厚度等尺寸。第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰5法兰的设计必须考虑两个不同的问题：法兰连接结构中的各个部件必须有足够的强度和刚度。连接本身必须保证密封。结构强度的问题比较简单，但法兰连接的密封性远比强度复杂，更富有近似性和经验性。法兰的计算方法仍以弹性强度分析或塑性极限分析为基础，借控制法兰中的名义应力保证法兰的刚度和强度。第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰6(一)法兰的类型和标准法兰可分为：松式法兰整体法兰任意式法兰第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰7(一)法兰的类型和标准国家标准（GB91112～9131-88）《钢制管法兰》《管法兰》（HG5001～5028-58）《压力容器法兰标准》（JB1157～1164-82）第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰8第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰法兰压紧面的形式垫片断面的形式9第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰流体在垫片处的泄漏以两种形式出现，即“渗透泄漏”和“界面泄漏”，垫片密封机理渗透泄漏是流体通过垫片材料本体毛细管的泄漏，故除了介质压力、温度、黏度、分子结构等流体状态性质外，主要与垫片的结构与材质有关。界面泄漏是流体从垫片与法兰接触界面泄漏，泄漏大小主要与界面间隙尺寸有关。垫片反力螺栓载荷流体静压力的轴向力作用在法兰环内外周边上的均布力W1组成的力偶10第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰预紧螺栓时，螺栓力通过法兰压紧面作用到垫片上，使垫片发生弹性或塑性变形，以填满法兰压紧面上的不平间隙，从而阻止流体泄漏。垫片密封机理初始压紧力的大小受垫片材料和结构形式以及压紧面加工粗糙度的影响。压紧力过小，垫片压不紧不能阻漏；压紧力过大，往往使垫片挤出或损坏。当设备操作时，由于内压升起，在容器或管道端部轴向力的作用下，螺栓被拉长，法兰压紧面趋向分开，垫片产生部分回弹，这时压紧面上压紧力下降，如果垫片与压紧面之间没有残留足够的压紧力，就不能封住流体，即密封失效。11第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰垫片性能参数12第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰法兰连接紧密不漏的两个条件：

预紧时，螺栓力在压紧面与垫片之间建立起不低于y值的比压力。工作时，螺栓力应能够抵抗内压作用，在垫片表面维持m倍内压的比压力。密封计算1.螺栓载荷计算预紧工况：螺栓拉力Wa应等于压紧垫片所需的最小载荷。Wa:螺栓的最小预紧载荷，N；b：垫片有效密封宽度；DG：垫片平均直径，取垫片反作用力处的直径；y：垫片的比压力，MPa。预紧工况y：垫片的比压力；m：垫片系数；13第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰密封计算1.螺栓载荷计算注意：用以计算接触面积的垫片宽度不是垫片的实际宽度，而是它的一部分，称为密封基本宽度b0。，其大小与压紧面形状有关。在b0的宽度范围内单位压紧载荷y视作均匀分布。当垫圈较宽时，由于螺栓载荷和内压的作用使法兰发生偏转，因此垫片外侧比内侧压得紧一些，为此实际计算中垫片宽度要比b0小一些，称为有效密封宽度b。b：垫片有效密封宽度；b0：基本密封宽度;垫片平均直径14第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰密封计算1.螺栓载荷计算15第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰密封计算1.螺栓载荷计算操作工况在操作工况时，螺栓载荷W，应等于抵抗内压产生的轴向使法兰连接分开的载荷和维持密封垫片表面必需的压紧载荷之和，即：式中Wp——操作工况下的螺栓载荷，N；m——垫片系数，无因次；

pc——计算压力，MPa。等式右边后一项中，由于原始定义m时是取2倍垫片有效接触面积上的压紧载荷等于计算压力m倍，故计算时m需乘以2。16第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰密封计算2.螺栓尺寸与数目上述Wa和Wp是在两种不同工况下的螺栓载荷，确定螺栓截面尺寸时应分别求出两种工况下螺栓的总面积，择其大者为所需螺栓总截面积，以确定实际选用螺栓直径与个数。在预紧工况时，按常温计算，由强度条件得：[s]b——常温下螺栓材料的许用应力，MPa。在操作工况时，按螺栓设计温度计算，则为：[s]bt——设计温度下螺栓材料的许用应力，MPa。操作工况预紧工况螺栓所需的总截面积Am取上述两种工况下较大值。在选定螺栓数目n后，即可按下式得到螺栓直径dB：17第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰密封计算3．螺栓设计载荷

法兰设计中需要确定螺栓设计载荷。在预紧工况，由于实际的螺栓尺寸可能大于上述计算值，在拧紧螺栓时有可能造成实际螺栓载荷超出式所给出的数值，所以确定预紧工况螺栓设计载荷时，螺栓总截面积取Am与实际选用的螺栓总截面积Ab的算术平均值。即而操作工况螺栓设计载荷仍按式计算，即W＝Wp。预紧工况操作工况18

法兰的强度计算Waters法的假设：所有组成法兰接头的部件的材料是均匀的，在设计载荷条件下保持弹性；所有施加于法兰上的载荷(螺栓载荷W，垫片反力P3和流体静压力的轴向力归结为一对作用在法兰环内外周边上的均布的力偶；忽略螺栓的影响，假设问题是轴对称的；不计螺栓孔的影响；假设壳体和锥颈为薄壳结构；壳体理论分析中，以法兰和锥颈的内孔表面为中性面；当法兰环挠曲时，壳体与锥颈大端(下图中A点)的径向位移为零；法兰环中面因所施加的力偶而引起的伸长可忽略不计；内压以及由内压引起的各部分相邻边缘处产生的应力与法兰环力偶产生的弯曲应力相比，可忽略不计；法兰的位移很小，叠加原理可以应用。第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰19按照上述解法，十分繁琐，难以使用，所以Waters分析了法兰中的应力后，确定控制法兰强度的三个主要应力为：法兰环内圆柱面上与锥颈连接处的最大径向应力，切向应力，及锥颈两端外表面的轴向弯曲应力。当斜度较大时，出现在小端，反之位于大端。第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰szszst经过一系列推演与简化，给出了一组曲线，以便利用这些图表决定最大法兰应力。轴向弯曲应力202.法兰设计方法

1.法兰力矩的计算：法兰的外力矩是由如下作用于法兰的外力产生：

(1)

内压作用在内径截面上的轴向力P1

第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰式中：pc——计算内压，MPa；

Di——法兰内直径，mm。

(2)

内压作用在法兰端面上的轴向力P2：式中，DG——垫片反力作用位置的直径，mm。

(3)

垫片反力P3，等于螺栓设计载荷与内压产生的总轴向力之差，即式中，w取预紧或操作时的螺栓总载荷。P1P2P321第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰这些力的作用位置不同，其力臂视整体法兰和活套法兰、松式法兰取法不同。对于整体法兰或按整体法兰计算的任意式法兰：22第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰对于除活套法兰外的松式法兰或按松式法兰计算的任意式法兰：23第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰于是，法兰力矩为：计算法兰应力时，取以下两者中较大值为计算外力矩：式中，[s]f

[s]ft——分别为常温和设计温度下的许用应力，MPa。

24第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰(2)法兰应力的计算：(i)锥颈上与法兰连接处的轴向弯曲应力：

各个符号的含义见书上p91。(ii)法兰环上的径向应力：

(iii)法兰环上的切向应力：

M：法兰计算力矩N·mmf：法兰颈部应力校准系数λ：系数e：系数d1

：系数F，V：无因次系数，查图2-53，54T，U，Y，Z：无因次系数，查图2-5525第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰(2)法兰应力的计算：p91M：法兰的计算力矩；f：法兰颈部应力校准系数，即法兰颈部小端应力与大端应力之比，f>1，表示最大轴向应力在小端；f<1表示最大轴向应力在大端。取f=1，不需对f进行修正。轴向弯曲应力26第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰(3)法兰的强度校核：F值p92V值

27第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰(3)法兰的强度校核：同时满足下列条件：p92

从上述法兰的应力分析中可知，三个方向的应力计算公式中都包含与法兰几何尺寸有关的参数，因此除直接采用标准法兰外，对非标法兰的设计实质是强度核算，即先要确定法兰的结构尺寸和法兰环的厚度，决定其螺栓载荷和法兰力矩，然后计算出法兰中的最大应力，使之满足各项强度条件。如不满足，则适当调整包括法兰环厚度在内的其他结构尺寸(如圆筒厚度或锥颈厚度、斜率和高度等)或更换垫片型式、材料等，直至满足要求为止。28第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰GB150的法兰计算表p9229第二章中低压容器的规则设计

第四节法兰本节完谢谢大家！30

质量对比提升情况

（报告）

大连凯富隆食品有限公司报告人：李树鹏

2010年8月31提要1、公司基本概况2、产品生产相关标准3、生产设备的基本指标4、实物质量指标5、计量检测指标6、质量管理制度7、售后服务指标8、可持续发展指标32一、概述

大连凯富隆食品有限公司系中日合资企业，主要是进行食用菌、山野菜、蔬菜、水果等农副产品类的真空软包装及其它包装形式的保鲜食品加工。公司位于大连市保税区二十里堡镇十三里村，占地30000平方米，建筑面积15000平方米。总投资6000万元，现有生产员工200余人。公司设计有3条生产线，于2000年5月正式投产，设计及结构布局居于国内领先水平，主要生产设备全部从日本引进。2000年9月开始运行ISO9001（1994）及HACCP质量管理体系，2001年1月通过英国摩迪认证公司的ISO9001及HACCP认证。目前产品主要有低酸性食品、酸性食品、酸化食品、漬味食品、盐渍产品等，二十余个品种，近百个规格，年生产能力将近万吨。

33★概述

公司生产的产品为真空软包装保鲜食品，主要以中国山区无污染、高营养的食用菌、山野菜及联合管理种养植的玉米、苹果、萝卜、土豆等新鲜无公害农副产品为原料，并于2006年通过了欧盟的GAP认证(现为GLOBALG.A.P)，采用高科技的工艺技术，配备日本先进的生产设备，加工制作而成。公司设有专门的研究开发机构，已建立了一套较为完备的原料标准化栽培、加工、产品质量检测和卫生安全控制体系，产品出厂合格率达100%，可根据顾客及市场的需要开发生产出令消费者满意的各类食品。公司曾被评为园艺产品出口示范企业、辽宁省腾龙企业、辽宁省农业产业化重点龙头企业、大连市高新技术企业。

34★概述

公司主要产品的质量水平始终居于国内领先地位，产品100%出口。主要产品品种在日本同类产品的市场占有率达60%。08年席卷全球的金融危机中，依靠良好的品质、完善的生产管理体系及优秀的售后服务，生产业绩得以稳步增长。公司本着“同舟共济。致力于人类的健康事业”的企业理念，以优质的产品和满意的服务赢得商机，于技术创新和管理改进中寻求共同发展。附公司简介、各种荣誉及认证证书35二、产品生产相关标准

公司为了使产品更加适应国际市场的要求，管理更加符合国际惯例，确保食品的安全性。根据《中华人民共和国食品安全法》及《出口食品厂、库卫生注册规范》、《中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局令第20号》，并参照CAC《食品卫生通则》FDA法规和日本厚生省相关法律法规等国外的法律法规的要求，摩迪《可操作性的HACCP体系规范》并结合本公司的实际情况，制定了本公司的质量管理体系及相应的程序文件和生产管理三级文件，生产监控检测标准主要依据《中华人民共和国出入境检验检疫行业标准》SN/T0400标准要求，成品品质标准主要依据国标及客户标准,既符合我国出口食品标准，还符合进口国进口食品标准。

361、原料采购与监控通过推广“公司+基地+农户”的产业化发展模式，将产品的产、供、销链紧紧联系在一起，公司按照市场的需要，与农民签订《种植/养殖收购合同》，由公司给农民提供市场信息、资金、技术和良种等服务，采用欧盟良好农业规范（GLOBALG.A.P）管理模式，种植甜玉米、白萝卜、紫苏叶、苹果、马铃薯、胡萝卜、地瓜、滑子蘑等，由于生产需求的不断扩大近几年公司还建立了专门的蘑菇养殖基地。对于部分外购的原料还有定性判定的农残检测仪进行监控。对于原料的监控主要按照日本肯定列表制的条例要求进行控制。同时日方每年对基地的水质、蘑菇培养基料、原料在日本进行检测。附：GAP良好农业规范肯定列表制我公司及日方部分检测结果

372．辅料、包装材料的采购与控制部分辅料与包材由客户提供。其余的选择合格的供应商，每次供货提供合格证明，每年度提供相关的资质证明。进货按标准验收。辅料、包装材料的有效监控能够保证产品的安全性和品质的稳定性。

附：辅料检验证明验收记录383．生产过程控制

生产过程控制的主要依据为SN/T0400.1~0400.9-2005、SN/T0400.10~0400.11-2002要随时注意标准的修订，尤其是SN/T0400.10《出口罐头检验规程蒸煮袋食品》在包材检验及生产过程控制中是良好的指导操作依据。生产管理体系控制的主要依据为公司建立较为完备的产品质量和卫生安全控制体系，生产的所有产品都严格认真的按规范操作程序执行国际、国内卫生及其食品安全指标。在近十年的生产运行中持续改进，使生产得到有效控制，产品安全性满足不断提升的国际市场需求。

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①生产加工用水卫生的控制生产加工中水的安全性占首要地位，对水的监控尤为重要。通过对水质状况的全面检测监控找出每日监控的关键点，作为水质安全性监控的快速判定手段。例如：余氯的检测可以快速反映水质微生物的基本状况，再辅以微生物检测作为定量评定，余氯不合格快速调整加药量即可保证水的安全性，微生物检验可作为加氯措施的验证手段。同时客户还提供了水色度、浊度、水质硝酸盐、亚硝酸盐的快速检测监控方法和药品，对于平时的水质监控和雨季的水质监控有了快速检测的平台。

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②生产过程工艺卫生和工序卫生的控制产品的安全性及生产成本的合理化与工艺卫生和工序卫生的控制密不可分。新产品的开发生产安全性都需要详细的工艺卫生检验及工序卫生检验的数据支持判定出合理的生产控制数据。良好的防护工服、上岗前的健康检查、合理的消毒计划、良好的卫生习惯的养成，与工艺、工序卫生平行检验相挂钩，作为有效的验证手段，使生产流程合理化，提高了生产效率和产品质量，从而降低了生产成本。同时客户还提供了工艺卫生的快速检测监控方法和药品，对于产前、产后的工艺卫生监控有了快速检测的平台。

41③生产过程的控制生产过程严格按照各工序的生产体系文件进行，CCP关键工序的操作人员和监控人员经过培训并按体系文件规定操作，按要求做好监控、验证和记录。记录的真实、有效性和可追溯性是产品品质保证良好保证，决不能敷衍了事、弄虚作假，最终损坏的是自身的品质信誉度。我们按SN/T0400.10标准制定的《蒸煮袋检查作业标准书》在生产中有效实施与监控，得到了客户的认可。42附：关键部位图片《中华人民共和国出入境检验检疫行业标准》SN/T0400标准的网址下载/标准分享网/

摩迪中国网页：

43④成品品质控制

成品品质标准主要依据国标的基础上，参考客户标准进行操作控制，使成品满足出口国的标准要求。产品出厂前做全面的检测包括对全套生产记录的审核，这样才能做到投诉的快速反映。

附：客户成品检验报告

出口合同范本客户方提供工艺范本44三、生产设备的基本指标

公司的主要生产设备均自日本引进，其中包括毛发去除机、切片机、电蒸汽炒煮锅、真空封口机、金属重量检测机、杀菌釜、X光机。生产中使用的还有喷码机、夹层锅、筛洗机、水处理设备、锅炉等等，公司针对各种设备进行不同的维护与保养，日常对设备良好的管理，合理的使用，使生产具备了良好的稳定性，产品的品质得到有效的保证。与生产相配套的硬件设施也不断改进，建筑结构、进排气系统、给排水系统、供电系统、环保系统的不断完善及良好的运作有效的保障了生产的正常运行。

X光机的引进更进一步保证了不透明铝箔袋产品的异物检查，有效的指导生产控制的环节点，提高了客户的信誉度。附生产设备台账设备布置图主要生产设备的操作与保养45更衣室工器具室男更衣室男浴室风淋室消毒池女卫生间挑选间充填间包装间男浴室女卫生间客户仓库配药室风淋室充填间升降机升降机清洗间处理间挑选间恒温库挑选间备料间男更衣室杀菌间女浴室女更衣室仓男卫生间包装间渍味间处理间配电室备品库备品库泵房处理间男卫生间客户入口库备料间AB凯富隆食品车间设备分布平面图出车间通道入车间通道原料通道杀菌机真空包装机金属重量检测机洗净机喷码机空压机真空泵打包机烧毛机打扣机夹层锅多用切菜机加油机切片机切丝机分选机处理槽风冷间恒温库恒温库恒温库通道印字间备料间33412543231621451212341234567846

目前质量的概念在不断地扩大。过去的质量概念是能满足规范的要求，而现在仅仅满足规范的要求是远远不够的，还需要让客户满意，甚至还要让客户达到愉悦，这就是质量不断地向更高层次发展的体现。以我公司主要产品高温高压杀菌的滑子蘑罐头为例介绍相关的生产工艺控制点及品质保证的关键点。滑子蘑是食用菌类，具有丰富的营养，含有多种维生素与微量元素。备受日本人民的喜爱，公司主要为日本大企业生产滑子蘑罐头产品，由于该产品高品质的保证，目前该产品的（日方进口）日本市场占有率可达60%以上。四、实物质量指标

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附一、产品说明二、工艺流程图三、加工工艺描述四、HACCP计划、验证48

所有安全性的控制关键是时间的控制，控制每个加工环节的时间和物料温度，快速完成生产所需的每个环节，合理的安排人员与工序的配置，设备的充分利用。在滑子蘑罐头产品生产时控制原料的温度和投料量是保证后环生产速度和安全性的控制点。分选机的使用有效的提高了生产效率。水煮环节保证了产品的安全性和品质。金属检测环节即保证了产品的安全性，又控制了生产频率。为了便于生产追溯生产时袋外标识以每一杀菌锅号作为标识区分。物料在所有环节不形成余料和挤压，有效保证杀菌前的初菌数，真空封口环节在近一步形成不良气体环境，高温高压的杀菌条件，F值的充分满足与保证，生产出品质稳定和安全的产品。49

五、计量检测指标

公司具有生产监控管理所需的计量、检测能力，所有计量检测工作有效运行，充分保证生产的正常运行。检测设备的相关部件及计量设备定期由国家法定计量部门进行校准，需内部校准的严格按照三级文件规定的频率校准及监控。编号和标识是对监控状态的有效反应。例在生产中电子秤的使用频率很高，每个操作人员就按编号使用并维护暂时属于她的电子秤，使其处于良好的工作状态，方便其生产操作。附检测设备台账计量设备台账50计量检测设备是生产监控的手段，同时也是生产验证必要工具。保持其良好的状态，合理的利用与使用，生产工作有效运行。例我们在生产中利用F值测定仪对杀菌釜进行监控，通过热分布检测分析2#杀菌釜仪表盘设定温度与显示温度存在