帶壓堵漏教材

1、1,第一章相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)知識一、壓力設(shè)備及壓力管道簡介,（一）壓力設(shè)備1.設(shè)備定義 在流程、生產(chǎn)單位特別是化工廠和石油廠中,所使用的壇壇罐罐大小不同，形狀各異.但它們都有一個(gè)外殼,這個(gè)外殼統(tǒng)稱為容器，按用途不同裝入不同的內(nèi)件,并連入生產(chǎn)流程中使用，就統(tǒng)稱為設(shè)備了.在很多情況下容器和設(shè)備可以混用。2.對容器零部件設(shè)計(jì)的基本要求(1)強(qiáng)度要求 強(qiáng)度是容器抵抗外力破壞的能力。,2,,(2)剛度要求 剛度是

2、構(gòu)件抵抗外力使其發(fā)生變形的能力。(3)穩(wěn)定性要求 穩(wěn)定性是容器在外力作用下，維持其原有形狀的能力。(4)耐久性要求 耐久性是對容器使用壽命的要求。中低壓設(shè)備一 般是10～20年,高壓設(shè)備一般為25年左右。(5)氣密性要求 氣密性是對設(shè)備密封性能的要求。(6)節(jié)省材料，便于制造。(7)便于運(yùn)輸、安裝、操作和檢修。,3,3.壓力容器的分類 壓力容器的種類很多，分類的方法也很多，常用的有：（1）按容器形狀分

3、方形和矩形容器球形容器 數(shù)塊西瓜皮狀弓形板拼焊而成。制造復(fù)雜，承壓能力較好。,4,圓筒形容器 此類容器是由平板卷焊而成的。一般是由筒體和封頭組成。內(nèi)件安裝方便，承壓能力較好，故應(yīng)用較多。（2）按承壓性質(zhì)分類 分為內(nèi)壓容器和外壓容器兩類內(nèi)壓>環(huán)境壓力 內(nèi)壓容器內(nèi)壓<外壓 外壓容器內(nèi)壓<一個(gè)絕對大氣壓 真空容器內(nèi)壓容器按

4、其內(nèi)壓的大小可以分為:,5,（3）按容器壁溫分類壁溫在-20℃～200℃成為常溫容器。對碳鋼，低合金鋼容器溫度420℃以上，合金鋼溫度超過450℃，奧氏體溫度超過550℃均屬于高溫容器。在常溫和高溫之間工作的容器成為中溫容器。壁溫低于-20℃稱為低溫容器。-20℃～-40℃者稱為淺冷容器，在-40℃以下者稱為深冷容器。（4）按制造材料分類 可分為金屬設(shè)備和非金屬設(shè)備（5）按應(yīng)用情況分反應(yīng)壓力容器換熱壓力容器分離

5、壓力容器 儲(chǔ)存壓力容器,6,（6）按容器的管理分類 在通常情況下，為了安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，按容器壓力的高、介質(zhì)的危害程度、容積的大小及生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，將壓力容器分為三類（其中不包括核能裝置、船舶專用容器和直接火焰加熱容器。）一類容器 指非易燃或無毒介質(zhì)的低壓容器，易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離器和換熱器等。二類容器 指非易燃或無毒介質(zhì)的中壓容器、劇毒介質(zhì)的低壓容器，易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)器和

6、貯運(yùn)器等。三類容器 指高壓或超高壓容器，劇毒介質(zhì)且PV>20LMPa的低壓容器和劇毒介質(zhì)的中壓容器，易燃或有毒介質(zhì)的中壓貯運(yùn)器和反應(yīng)器,7,,介質(zhì)的劃分表,8,安全檢查范圍內(nèi)壓力容器的條件,9,4.容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化 為了便于設(shè)計(jì)、有利于成批生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，方便互換，最大限度地降低成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，有關(guān)部門對容器的零部件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的工作。如封頭、法蘭，人孔、支座、手孔、視鏡、液面計(jì)等

7、。DN—公稱直徑 PN —公稱壓力 如壓力容器的公稱直徑為：300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1400等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)直徑，以方便制造和選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。 如壓力容器法蘭的公稱壓力為：0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4等（MPa），如果選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，必須將設(shè)計(jì)壓力調(diào)整到某一公稱壓力。,10,5.內(nèi)壓容器的設(shè)計(jì)（1）薄壁容器

8、 壓力容器按壁厚分為薄壁和厚壁兩大類。它是一種相對的概念。是根據(jù)容器D0外徑和Di內(nèi)徑的比值K的大小確定的。 K>1.2 為厚壁容 K≤1.2 為薄壁容器 工程中應(yīng)用的多為薄壁容器。（2）圓筒形薄壁容器承受內(nèi)壓時(shí)的應(yīng)力受力情況如圖所示：,11,為保證壓力容器安全工作，必須對其進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。器壁上的“環(huán)向纖維”和“縱向纖維”均因受拉而伸長。用σ1表示軸向

9、拉應(yīng)力，用σ2表示環(huán)向拉應(yīng)力。據(jù)圖列力的平衡方程為：,πD 4,2,,+,,σ1πDS=0,σ1 =,PD4S,,（1——1）,由圖（C）列平衡方程為,-PDL+2σ2SL=0,σ2=,,PD2S,,（1——2）,-P,12,以上兩式中σ 1——軸向應(yīng)力， MPa； σ 2——環(huán)向應(yīng)力， MPa； P——內(nèi)壓力， MPa； Di——筒體中徑，mm；

10、 S——筒體壁厚，mm。環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的2倍。（3）基本假設(shè)小位移假設(shè)直線法假設(shè)互不擠壓假設(shè)（4）筒壁厚度的計(jì)算,PD2S,≤[σ],,t,[σ],t,——設(shè)備材料在相應(yīng)溫度下的許用應(yīng)力,13,考慮焊縫影響,PD2S,≤[σ] Φ,t,,將中徑換稱內(nèi)徑Di 則得,P(Di+S) 2S,≤[σ] Φ,t,,整理得：,PDi 2[σ] Φ-P,s≥,,t,14,考慮鋼板的負(fù)偏差，介質(zhì)對設(shè)備的腐蝕，考慮壁厚

11、附加量C，則上式變?yōu)椋?s≥,PDi 2[σ] Φ-P,t,,+C,（1——3）,設(shè)計(jì)參數(shù)的選?。涸O(shè)計(jì)壓力P 取1.15～1.30倍的最大工作壓力。對于堵漏夾具而言，?。≒介質(zhì)+5）MPa。設(shè)計(jì)溫度取介質(zhì)的最高溫度或是最低溫度。,15,許用應(yīng)力 在手冊中可查(見附錄)焊縫系數(shù) 與焊接接頭形式和焊縫檢測比例有關(guān)。一般是： 雙面對接焊取1～0.85 單面對接焊取0.9 ～ 0.80壁厚附

12、加量C C=C1+C2+C3 C1——鋼板負(fù)偏差，由手冊可查到，教材中也有。 C2——熱、冷加工減薄量。 C3——腐蝕余量。 C3與材料腐蝕速度有關(guān)，與設(shè)備的使用壽命有關(guān)，與單雙面腐蝕也有關(guān)。,16,當(dāng)腐蝕速度小于0.05mm/a時(shí)，碳鋼與低合金鋼： 單面腐蝕時(shí) C3 =1mm 雙面腐蝕時(shí) C3 =2mm當(dāng)腐蝕速度大于0.05

13、mm/a時(shí)： 單面腐蝕時(shí) C3 =2mm 雙面腐蝕時(shí) C3 =4mm（5）最小壁厚 當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較低時(shí)，用理論計(jì)算得到的壁厚很薄，從剛度、加工、運(yùn)輸?shù)确矫婵紤]，必須有一個(gè)最小壁厚的要求。一般是碳素鋼或低合金鋼，不得小于3mm。高合金鋼不得小于2mm。,17,6.外壓容器 指容器外部壓力大于內(nèi)部壓力的容器。（1）容器的失穩(wěn)形式：分為軸向失穩(wěn)和側(cè)向失穩(wěn)兩種。側(cè)向失穩(wěn) 截面由圓形變

14、成波形，如下圖所示。其波數(shù)n可為2、3、4、5……,,18,軸向失穩(wěn) 軸向失穩(wěn)是外壓容器受到軸向壓力，到達(dá)一定的值以后，圓筒的母線由直線變?yōu)椴ɡ司€，如圖所示：,局部失穩(wěn) 有時(shí)由于局部外壓過大，造成癟進(jìn)去一塊，稱局部失穩(wěn)。多發(fā)生在運(yùn)輸、安裝等過程中。,19,（2）長圓筒、短圓筒和剛性圓筒長圓筒 兩端剛性較高的封頭對筒體中部變形不起支承作用時(shí)，波數(shù)一般為n=2，臨界壓力只與相對厚度S/D0有關(guān)，而與相

15、對長度L/D0無關(guān)。短圓筒 兩端封頭對筒體變形有支承作用，一般失穩(wěn)波數(shù)大于2，多為n=3，4等，此時(shí)稱短筒。其臨界壓力與S/D0有關(guān)，與L/D0也有關(guān)。L/D0值越小，封頭約束作用越大，反之亦然。剛性筒體 如L/D0較小， S/D0較大，則容器剛性好，不會(huì)失穩(wěn)，稱為剛性筒體。,20,7.容器封頭結(jié)構(gòu) 多數(shù)容器都有上下兩個(gè)封頭。有時(shí)也稱端蓋。封頭按形狀分為三類：,,半球形封頭橢圓形封頭碟形封頭球冠形封頭

16、,無折邊封頭大端折邊封頭折邊封頭,,凸形封頭,錐形封頭,平板封頭,,封頭,21,平板封頭受力情況不好，故只用于常壓或低壓。高壓或超高壓頂蓋也用平板。原因是凸形封頭太厚時(shí)難制造，同時(shí)高壓設(shè)備直徑一般較小。（二）壓力管道 管道一般是直徑較小，故在相同壁厚下比容器承壓能力高。管道與設(shè)備的區(qū)別就在于直徑的大小，故設(shè)計(jì)計(jì)算方法是完全相同的。,σ1=,PD4S,,σ2=,PD2S,,由上兩式得,S=,,,S=,,由上式可以看

17、出，因D小，P必須增大，才能使S不變。,22,（三）法蘭連接 在壓力設(shè)備和壓力管道中，為了方便或是工藝要求，常采用可拆連接?，F(xiàn)設(shè)備法蘭及管道法蘭都已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，按公稱直徑和工程壓力選取即可，勿需進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理法蘭連接結(jié)構(gòu)如下圖所示：,23,法蘭的密封原理 增加泄漏介質(zhì)在泄漏通道中的流動(dòng)阻力。當(dāng)阻力降大于設(shè)備內(nèi)外的壓差時(shí)，介質(zhì)就被封住了。2.法蘭的分類法蘭根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為三類：（1）

18、整體法蘭 法蘭、法蘭頸、設(shè)備或接管三者能有效地連成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)。有平焊法蘭和對焊法蘭，如下圖所示：,24,平焊法蘭 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應(yīng)用廣泛。但受力后會(huì)發(fā)生微小移動(dòng)，如下圖所示：,對焊法蘭 對焊法蘭又稱高頸法蘭。由于頸的存在提高了法蘭的整體性。焊縫由角焊變對焊，提高了強(qiáng)度，故可用于高溫，高壓的場合。,25,（2）活套法蘭它與設(shè)備或管道不直接連在一起而是套在外面。,由于法蘭、設(shè)備或是管道不直接焊在

19、一起。故可選用不同的材質(zhì)，也可用在非金屬設(shè)備上。同時(shí)，法蘭在受力后筒體或管道不生產(chǎn)附加應(yīng)力。,26,螺紋法蘭 螺紋法蘭多用于高壓管道上。法蘭與管道即是一體，又不完全是一體，故附加彎曲應(yīng)力很小。如圖所示：,法蘭除圓形外，還有方形和橢圓形的。法蘭接觸面分為寬面和窄面兩種。3.法蘭密封面的形式 壓緊面的形狀與墊片材料、形狀、介質(zhì)壓力有關(guān)，與溫度和設(shè)備尺寸有關(guān)。常用壓緊面的形式如下圖所示：,27,（1）平面形壓緊面

20、 壓緊面是一個(gè)光滑的平面，有時(shí)也車上數(shù)條三角形溝槽。結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，成本低。一般用于PN<2.5MPa和無毒介質(zhì)的場合。,28,（2）凹凸形壓緊面 它是有凹凸面配合而成的。在槽中放墊片，從而不容易被擠出，故多用于壓力較高的場合。（3）榫槽形壓緊面 由榫和槽配合而成。墊片置于槽中。螺栓力較小，可以得到較大的比壓。但加工復(fù)雜，更換墊片較為困難。多用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)的場合。（4）其他類型

21、壓緊面 對于高壓設(shè)備和管道，壓緊面可采用梯形和錐形壓緊面。如圖所示：,29,錐形壓緊面用金屬球面墊片，或稱透鏡墊片。梯形槽壓緊面用橢圓形或八角形墊片。4.密封墊片 密封墊片是法蘭密封的主要元件之一。墊片的變形和回彈力是保證法蘭密封的主要條件。 墊片有金屬墊片、非金屬墊片和金屬和非金屬合制的墊片。其墊片的形狀如圖所示：,30,介紹幾種常用設(shè)備的整體情況：1.塔設(shè)備 有板式塔和填料塔兩類，如圖所

22、示：,（四）整體設(shè)備簡介,31,2.換熱設(shè)備 只介紹使用最多的列管式換熱器。列管式換熱器的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：,32,33,3.夾套反應(yīng)器,34,壓力設(shè)備壓力管道的泄漏與密封,一.泄漏與密封1.泄漏（1）定義：隔離物體上出現(xiàn)的傳質(zhì)現(xiàn)象。發(fā)生事故的主要原因依次是：泄漏誤操作故障工程管理不善壓力、溫度殘留、混合,35,維修不完備靜電沖擊異常反應(yīng)（2）泄漏的危害第一，污染環(huán)境；第二，經(jīng)濟(jì)損失；第三，縮短機(jī)器

23、、設(shè)備及廠房的使用壽命；第四，引發(fā)火災(zāi)。,,,泄漏引發(fā)的事故見下表,,,36,,（3）泄漏的分類；第一種，按泄漏的原因分為：介面性泄漏，滲透性泄漏，人為性泄漏，焊縫缺陷引起的泄漏，腐蝕引起的泄漏，振動(dòng)引起的泄漏，沖刷引起的泄漏，凍裂引起的泄漏。,37,第二種，按泄漏量的大小分類液體泄漏分為：無泄漏滲漏滴漏重漏,氣體泄漏分為：無泄漏滲漏泄漏重漏,法蘭泄漏閥門泄漏管道泄漏,第三種，按泄漏發(fā)生的部位名

24、稱分類：,三通泄漏螺紋泄漏焊縫泄漏,38,（4）密封效果的檢測方法直接觀察法肥皂液法氣球法化學(xué)反應(yīng)法儀器檢測法2.密封（1）定義：防止或切斷隔離物上傳質(zhì)的有效方法（2）密封原理 增加泄漏介質(zhì)在泄漏通道中的流動(dòng)阻力。,39,以法蘭密封為例： 內(nèi)壓為P2，環(huán)境壓力為P1，內(nèi)外壓差為△P=P2-P1。介質(zhì)泄漏由A點(diǎn)B點(diǎn)，阻力降為△PAB，則：,△PAB>P2-P1時(shí),設(shè)備不漏,△PAB≤

25、P2-P1時(shí),設(shè)備發(fā)生泄漏。,,,P2,A,B,P1,,（3）密封的分類：,動(dòng)密封 密封 靜態(tài)密封 靜密封 帶壓注劑密封 動(dòng)態(tài)密封 帶壓粘接密封

26、 帶壓焊接密封,,,,40,二.幾種常見的泄漏形式及部位1.法蘭泄漏（1）法蘭密封原理（2）墊片墊片材料分為金屬非金屬和金屬與非金屬混合制品三種。 墊片材料的選擇依據(jù)是溫度、壓力和介質(zhì)的腐蝕性能同時(shí)也應(yīng)考慮法蘭壓緊面的形式、螺栓的大小和裝拆的方便等。 泄露量為零的密封稱為絕對密封。絕對密封是很難做到的。,41,（3）法蘭的泄漏界面的泄漏滲透泄漏

27、破壞泄漏焊縫泄漏2.設(shè)備與管道的泄漏（1）設(shè)備的泄漏原因焊縫缺陷引起的泄漏第一種：夾渣；第二種：氣孔；第三種：裂紋；第四種：未焊透和咬邊；第五種：過熱和過燒,42,腐蝕引起的泄漏第一種：化學(xué)腐蝕a.金屬的高溫氧化b.鋼的脫碳c.氫腐蝕第二種：電化學(xué)腐蝕 腐蝕分為均勻腐蝕和非均勻腐蝕，而非均勻腐蝕又分為區(qū)域腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕等。a.均勻腐蝕,PDi 2[σ] Φ-P,s≥,+C,,C為考慮了腐蝕的

28、問題,43,b.區(qū)域腐蝕c.晶間腐蝕各種腐蝕的破壞形式如下:,應(yīng)力腐蝕——屬晶界腐蝕。氣蝕——一種物理性腐蝕。,44,金屬腐蝕的評定方法評定均勻腐蝕的兩種方法a.重量評定法 用在單位時(shí)間內(nèi)單位面積上因腐蝕而引起的重量變化的方法，對腐蝕進(jìn)行評定的方法。,K=,,,式中：K——腐蝕速度，g/mP0——腐蝕前試件重量，g；P1——腐蝕后試件重量，g；A——試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積，mt——腐蝕作用的時(shí)間，h。,2,

29、h；,2,45,b.深度評定法 用腐蝕前后試件的厚度的變化評定金屬的腐蝕速度的方法。即用單位時(shí)間內(nèi)的腐蝕深度來表示腐蝕速度。一般分為三個(gè)等級，如下表所示：,3.振動(dòng)引起的泄漏 螺栓松動(dòng)，比壓下降， 焊縫開裂，裂紋擴(kuò)張， 產(chǎn)生位移，影響效果,46,4.沖刷造成的泄漏5.凍裂引起的泄漏6.閥們填料函的泄漏閥門填料函密封結(jié)構(gòu)如下圖所示：,此處泄漏的一般原因?yàn)椋洪L期使用，填料嚴(yán)重磨損；被介質(zhì)沖出了溝槽；微小顆

30、粒滲入，填料變硬；填料老化，失去彈性；管路振動(dòng)，壓蓋變松。,47,第二章 機(jī)具總成主要專用工具,一、機(jī)具總成,5.高壓膠管 6.小密封墊,7.快裝接頭 8.大密封墊,1.注射槍　 2.大密封墊,3.快裝接頭 4.小密封墊,9.表座接頭 10.壓力表,48,,二、主要專用工具,（一）高壓注劑槍,高壓注劑機(jī)具是實(shí)施帶壓密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有效封堵的主要專用工具。,1.連續(xù)填充機(jī)械復(fù)位高壓注劑槍結(jié)構(gòu),49,2.注劑過程原理及液

31、壓系統(tǒng)推力,（1）過程原理,① 注劑槍的料劑腔裝入密封劑 ;,② 液壓推進(jìn)密封劑經(jīng)注劑閥注入密封腔，彈簧壓縮 ;,③ 當(dāng)表針出現(xiàn)只升不降，推進(jìn)行程結(jié)束 ;,④ 緩慢打開油泵卸載閥，靠彈簧恢復(fù)力，活塞推桿復(fù)位 ;,⑤ 重復(fù)操作完成注劑全過程。,50,（2）液壓系統(tǒng)推力,高壓注劑槍活塞直徑　　D = 4 0 mm,推桿直徑　　d = 2 6 mm,靜力平衡計(jì)算,當(dāng)P1 = 60Mpa,F1 = πD /4 = 1256 mm,2,2,F

32、2 = πd /4 = 530 mm,2,2,P2 = = 142.19Mpa,,1256 × 60,530,F1P1=F2P2,F1 – 活塞面積，mm2P1 – 活塞承受壓力，MPa,F2– 推桿面積，mm2P2 – 推桿推力，MPa,51,3.高壓注劑槍的維護(hù)和保養(yǎng),（1）封堵作業(yè)結(jié)束，清除推桿表面殘留密封劑 ;,（2）確認(rèn)推桿復(fù)位后，解開連接膠管的快裝接頭 ;,（3）長期停用，需清理

33、推桿和料劑腔壁，再涂油防銹。,52,（二）高壓油泵,1.外型結(jié)構(gòu),（１）手動(dòng)液壓油泵,（２）雙作用手動(dòng)液壓泵,（３）氣動(dòng)液壓油泵,53,2.手動(dòng)高壓油泵性能指標(biāo)（１）手動(dòng)液壓泵性能指標(biāo),,,項(xiàng)目,性能指標(biāo),生產(chǎn)廠家,型號,54,,,（２）雙作用油泵性能指標(biāo),（３）氣動(dòng)液壓泵性能指標(biāo),55,3.油泵工作原理,56,4.油泵的使用與維護(hù)保養(yǎng),（1）泵用液壓油需經(jīng)120 – 160 目濾網(wǎng)過濾方可注入泵體 ；,（2）操作過程注意緩慢升壓與

34、卸壓，避免油路發(fā)生沖擊現(xiàn)象 ；,（3）保持油泵高、低壓閥設(shè)定位，需要重新設(shè)定時(shí)，泵出口要接 好壓力表，調(diào)整高壓泵頂絲逐漸使壓力達(dá)到調(diào)定值。,57,第三章 專用密封劑,密封劑是以基料，加入硫化劑、促進(jìn)劑，填充、補(bǔ)強(qiáng)及其它配合組份經(jīng)混,煉加工而成。,1. 規(guī)定封堵范圍,2. 決定封堵成敗,二、密封劑分類,1. 熱固化密封劑,2. 非熱固化密封劑,3. 無固化過程的密封劑,一、在不停車帶壓密封中的作用 ：,58,四、密封劑的選擇

35、依據(jù),1.按泄漏介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)選：密封劑長期接觸泄漏介質(zhì)在介質(zhì)浸蝕下不會(huì)發(fā)生溶脹和溶解。,2.根據(jù)泄漏介質(zhì)溫度選：選用的密封劑必須適應(yīng)系統(tǒng)溫度，在系統(tǒng)溫度影響下應(yīng)保持彈性和強(qiáng)度穩(wěn)定。,三、 密封劑的基本性能,1) 耐溫性能 2) 耐介質(zhì)性 3) 耐老化性,4) 注射工藝性能 5) 不透氣性

36、 6) 自粘性,7) 無毒無腐蝕 8) 承壓能力,1. 基本性能 ：,59,五、 密封劑特性曲線,1.熱固型密封劑的特性曲線,,,,,,,,,,工藝流動(dòng)性(Ⅰ階段)可塑性,由設(shè)計(jì)配方?jīng)Q定影響注入初期操作,塑性,基本形成彈性體,經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)由塑性體逐漸轉(zhuǎn)化為彈性體,擠壓分子構(gòu)象發(fā)生變化積聚彈性能量,,,,工藝流動(dòng)性(Ⅱ階段),失 塑 性,,,時(shí)間/min,體積膨脹順序注入,區(qū)域擠壓

37、壓實(shí),60,2. 溫度與密封劑基本固化時(shí)間,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,150,200,300,250,350,溫度℃,基本固化時(shí)間 ( min ),0,,,,,TXY—18#,,TXY—16#,密封劑溫度與固化時(shí)間表,61,第四章 夾具設(shè)計(jì),一、 夾具在新密封結(jié)構(gòu)中的作用,1. 包容泄漏點(diǎn)容納密封劑,2. 新密封結(jié)構(gòu)的承載構(gòu)件,二、

38、夾具受力分析,1. 夾具受力：,（1）泄漏介質(zhì)釋放壓力,（2）注密封劑的擠壓力,2. 力型：垂直于壁面的非均勻載荷,62,三、夾具的基本結(jié)構(gòu),適宜的密封腔,1、,（1）利于以最少的密封劑用量實(shí)現(xiàn)有效封堵；,（2）便于控制密封劑固化時(shí)間與推進(jìn)速度協(xié)調(diào)。,直管夾具密封腔相關(guān)尺寸,凸型法蘭夾具尺寸確定,63,① 法蘭夾具注劑孔與法蘭螺栓數(shù)相同；,② 直管夾具注劑孔間距不大于100mm。,（2）注劑孔結(jié)構(gòu)形式及適應(yīng)部位：,,,,,,,注劑孔類

39、別,,,,結(jié)構(gòu)形式及組成,,形式,組成,,,特 點(diǎn),適用部位,標(biāo)準(zhǔn)注劑孔,注劑通孔,直接連槍孔,,,,,,,,,,,,,,,M××,深15,,,,,,,,,,,M8M10M12M14,防止注劑返退，便于更換螺紋絲堵,適用高壓、低溫、泄漏點(diǎn)附近及作業(yè)采用無固化過程的密封劑,,,,,,,,,,,,深15,,,,,,,,,,,M8M10 M12M14,降低注劑推進(jìn)阻力,適用于低壓，高溫系統(tǒng)泄漏封

40、堵,用于 高溫、低壓和密封腔容量大的夾具,降低推進(jìn)阻力壓力，節(jié)省操作時(shí)間,M20,,,,,,,,,,,,,,,,,,M20×2.5,,2. 注劑孔的設(shè)置,（1）注劑孔數(shù),M××,64,3.良好的吻合,① 泄漏系統(tǒng)壓力與吻合間隙,② 系統(tǒng)溫度<150℃，吻合間隙<0.4 mm。,③ 采用Txy-8﹟膠封堵作業(yè)，吻合間隙<0.2 mm。,65,四、夾具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,(2)δ=Di 0.95

41、5BiPc Bo[σ],,,,,,Pc=PL+5 Sc=δ+So,式中：　　Sc------夾具實(shí)際厚度，mm； δ-------夾具計(jì)算厚度，mm； So------凸臺的厚度， mm； Di------夾具內(nèi)徑，mm； Di=df df------法蘭外徑，mm； Bi------法蘭連接間隙，mm； Pc------設(shè)計(jì)壓力，MPa;

42、PL------泄漏系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)壓力，MPa Bo------夾具寬度，mm; [σ] -----夾具材料使用溫度下的作用應(yīng)力，MPa.,t,(一) 法蘭夾具設(shè)計(jì),t,,1.夾具強(qiáng)度計(jì)算,,(1)δ=,Pc Di,2[σ] Φ-Pc,t,66,2　法蘭夾具連接螺栓直徑計(jì)算 1.27CBiPcDi d1=式中 d1-----螺栓計(jì)算最小直徑，mm C------預(yù)緊力和剛度系

43、數(shù)，c=1.5 Bi-----法蘭連接間隙，mm Pc-----設(shè)計(jì)壓力，mm; Pc=PL+5 Di-----夾具內(nèi)徑，mm； n-----夾具連接螺栓數(shù)量; [σ] ---夾具連接螺栓所處溫度下的許用應(yīng)力，MPa,,,,,,t,n [σ],t,67,3. 法蘭夾具連接耳板厚度計(jì)算（1）每側(cè)一條螺栓耳板厚度t= 3BiL1PcDi Pc=PL+5

44、 b[σ]式中 t----耳板的厚度，mm； Bi---法蘭連接間隙，mm； L1---耳板螺栓孔中心至夾具外緣的距離，mm； Pc---設(shè)計(jì)壓力，MPa Di---夾具內(nèi)徑，mm；Di=df b----耳板長度，mm； [σ]—耳板材料所處溫度下許用應(yīng)力，mpa (2) 每側(cè)兩條螺栓耳板厚度計(jì)算t= 3BiL2PcDi a[σ]式

45、中 L2----耳板螺栓中心至夾具外側(cè)面距離，mm； a-----耳板寬度，mm；,,,,,,t,,,,,,t,t,68,(二)焊制與整體加工夾具1.壁厚計(jì)算 Pc Di δ= 2[σ] Φ-Pc式中 δ-----夾具壁厚，mm； dh-----泄漏管道及設(shè)備外徑，mm； Di -----夾具筒體內(nèi)徑，Di=dh+2倍密封劑層厚度，mm；

46、 Φ-----焊接系數(shù)， Φ =0.7；整體加工夾具　Φ =1； Pc-----夾具設(shè)計(jì)壓力，MPa； [σ]----夾具材料所處溫度下的許用應(yīng)力，MPa。2.焊制夾具端封板厚度　　　 　　KPcδp= Di 　[σ] Φ式中δp ------端封板厚度，mm；　　　K ------結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，k=0.35,整體加工夾具k=0.188　　 Φ ------焊接系數(shù)，取Φ＝0

47、.7，整體加工Φ＝1。,,t,t,,,,,,t,69,3.夾具連接螺直徑計(jì)算d1= 1.27CBPcDi n [σ]式中d1------螺紋小徑，mm； B------密封腔的寬度，mm； C------預(yù)緊和剛度系數(shù)，c=1.5.4.夾具連接耳板的厚度；t= 　3BLPcDi b[σ]式中L -----耳板螺孔中心夾具外緣的距離，mm； b -----

48、耳板長度，mm； B -----密封腔的寬度，mm；　　t -----耳板厚度，mm。,,,,,,t,,t,耳板連接示意圖,,,,,70,2.吻合性與超差補(bǔ)償措施,（1）本體補(bǔ)償密封增強(qiáng),① 齒型接觸,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,60°,,60°,,,,,,,5,,,,1.5 齒,,,實(shí)測法蘭外徑與夾具內(nèi)孔徑尺寸,實(shí)測值,夾具內(nèi)徑,Φ 25 ---- 200mm

49、 -0.30 ～ -0.40mm,Φ 200 ---- 300mm -0.40 ～ -0.50mm,Φ 300---- 500mm -0.60 ～ -0.90mm,,,,,,,,,,71,② 鏟嚴(yán)密封增強(qiáng),③ 迷宮 ---- 注劑組合,72,（2）設(shè)環(huán)形槽密封增強(qiáng),① 設(shè)環(huán)形槽鑲嵌軟金屬管,法蘭夾具軟金屬條嵌入示意,73,法蘭角焊夾具,環(huán)形密封增強(qiáng)彎頭夾具,74,② 采用金屬條密封增強(qiáng),法蘭夾

50、具金屬條補(bǔ)償超差示意,,1 軟金屬條 2 注劑孔,,金屬條密封增強(qiáng)夾具圖,75,（3）接口間隙處理,① 加墊法 ② 嵌入軟金屬條,76,（4）消除熱膨脹對吻合性的影響,不同金屬材料，受溫度影響，膨脹量不同，夾具設(shè)計(jì)應(yīng),① 熱膨脹量(△)計(jì)算 △ = α × t &

51、#215; L (D),α ----金屬材料熱膨脹系數(shù)；t -----夾具材料所處的溫度；L (D) ----夾具長度或泄漏部件的直徑。,消除熱膨脹引起吻合間隙超差的影響。,77,常用金屬材料熱膨脹系數(shù)d×10-6（1/℃）,,②,78,3.夾具穩(wěn)定與限位措施,（1）材料選用與不穩(wěn)定變形,普通碳鋼高溫下塑性增加，抗蠕變、抗氧化性能下降，低溫易發(fā)生脆斷，為防夾具出現(xiàn)不穩(wěn)定變形，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工況特點(diǎn)注意材料選用。

52、夾具材料與適應(yīng)溫度,79,,法蘭角焊、異徑管焊縫泄漏封堵易發(fā)夾具位移，夾具設(shè)計(jì)需采取限位措施，并防止措施不當(dāng)使缺陷部位產(chǎn)生附加應(yīng)力，損傷設(shè)備。,位移推力： 限位方法:,F=π /4(D1 – D2 )P,F – 產(chǎn)生位移推力，N;,D1 – 大管直徑，mm;,D2 – 小管直徑，mm;,P – 注劑腔內(nèi)壓力，Mpa,1.

53、異徑直管夾具采用鎖緊定位：,大端管徑實(shí)測值,夾具內(nèi)徑,φ 26 ~ 50mm,,φ 50 ~ 100mm,φ 100 ~ 150mm,φ 150 ~ 250mm,-0.4mm,-0.5mm,-0.6mm,-0.8mm,附加應(yīng)力示意圖,2,2,(2) 防止位移與限位措施,80,常用的限位方法：Ａ緊固頂壓法,法蘭角焊夾具螺栓頂壓定位,Ｂ止退限位,81,三通局部夾具定位,82,利用橋板頂壓,83,局部法蘭夾具固定,局部法蘭夾具固

54、定,(卡環(huán) ) 略大于泄漏法蘭連接螺栓螺母外徑，螺栓規(guī)格根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算確定。,局部法蘭夾具定位由定位螺栓和壓板組成。定位螺栓一端設(shè)定位環(huán)，環(huán)內(nèi)徑,壓板厚度要確保穩(wěn)定，孔中心距離等于法蘭組裝厚度加定位螺栓直徑尺寸。,局部法蘭夾具裝配圖,84,局部法蘭夾具,端部密封塊,定位螺栓,支撐板,85,凸形法蘭夾具,法蘭泄漏,夾具,（1）凸形法蘭夾具裝配圖,1. 螺栓,2.螺母,3.卡環(huán),4.耳子,5.注劑孔,4.夾具相關(guān)尺寸確定,86,關(guān)鍵尺寸確定：

55、,凸形法蘭夾具：利用凸臺鑲嵌在法蘭連接間隙的定位和密封作用，充分發(fā)揮,整體封閉性能，提高作業(yè)成功率。,1.夾具厚度 S 由強(qiáng)度計(jì)算確定，最小壁后厚不小于14mm;,2.夾具內(nèi)徑 D 根據(jù)測量泄漏法蘭外徑確定 ；,內(nèi),3.凸臺寬度 b　b＝法蘭最小連接間隙 - 0.3mm；,4.凸臺內(nèi)徑 D 　D =D內(nèi)－（ 8 - 12mm）;,i,5.夾具寬度 B 由泄漏法蘭內(nèi)側(cè)分別向兩邊延伸10~20mm;,6.連接螺栓數(shù)量、規(guī)格，根據(jù)螺栓承

56、受的合力計(jì)算確定直徑尺寸，,法蘭公稱直徑 < 200mm，每側(cè)可選用單條緊固螺栓；,7.耳板定位尺寸，距剖分面5 ~ 10mm。,87,凸形法蘭夾具零件圖,88,（2）凹形法蘭夾具,尺寸確定：,D=D+(6~8)(mm);,D通過夾具的強(qiáng)度計(jì)算確定，D>=d+20mm;,b’=6~10mm左右；,b=b +(8~10)mm;,連接耳子的設(shè)計(jì)制作與凸形法蘭夾具相同。,凹形法蘭夾具示意圖,89,密封空腔,凹形夾具密封空腔結(jié)構(gòu)示意

57、圖,環(huán)形槽密封增強(qiáng)法蘭夾具,90,（3）直管夾具,焊接圓形直管夾具,Φ1由泄漏管線外徑確定；,注劑孔間距不大于100mm。,Φ1 = φ2 + 12 ~ 20mm;,Φ3 =根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算確定；,91,1.D等于直管外徑； 2.D2 = D + 20 ~ 28;,3. D2 = D + 4 ~10mm; 4.兩端槽寬與槽深等于8 ~ 12mm。,隔離式直管夾具結(jié)構(gòu),92,（4）焊制彎頭夾具,90度彎頭夾具圖,9

58、3,焊接彎頭夾具基本尺寸確定：,D: 泄漏彎頭外徑,D1 = D + 2B + 2B1 B > 12mm,B0 = D + 2B1 B1 = 8 ~ 10mm,B1 >= 14 B2 = 0.5B0 + B1,R: 通過測量幾尺寸表確定,R1 = R - 0.5D1,R3 = R1 + 0.5D1 - B,R4 = R3 + H2 + B,R5 = R3 + B + H,

59、H2及H查耳板尺寸表,94,（5）三通夾具,整體加工式三通夾具,1.測量確定基本尺寸D;,2.D1 = D + (16 ~20)mm;,3.壁厚 B > 8mm;,4.B1 = 6 ~ 10mm;,5.連接螺栓M16。,95,隔離式三通夾具,96,五、夾具設(shè)計(jì)計(jì)算（一）法蘭泄漏夾具設(shè)計(jì)計(jì)算１.介質(zhì)參數(shù)２.現(xiàn)場測量（１）測量法蘭的外徑D　D＝235；（２）法蘭連接間隙b´　b´＝10mm；（

60、３）法蘭前后錯(cuò)口 e　　e=0（４）法蘭外緣到連接螺栓的距離k k ＝ 12（５）法蘭的寬度b　b＝58；（６）法蘭連接間隙的深度k1 　k1=40;（７）法蘭連接螺栓的數(shù)量和規(guī)格8 × M20。,,,,,97,３. 法蘭夾具強(qiáng)度計(jì)算 δ=Di 　　　= 235 　　　 =235 × 0.1

61、2=29(30 mm)式中 δ -- 夾具厚度 (mm)； Di －夾具內(nèi)徑(mm)； Di=235； B i?。ㄌm間隙（mm）；B i　=10； Pc －計(jì)算壓力（MPa）；Pc＝3＋5； Pc －系統(tǒng)壓力（MP）；Pc＝3Mp； Bo － 夾具寬度(mm)； Bo＝50mm。 [σ]-- 夾具材料使用溫度下的許用應(yīng)力，MPa,,,,,0.955BiPc,

62、Bo[σ]t,,,,,0.955 × 10 × 8,50 × 100,98,４.連接螺栓直徑 　　 　　　　 其中d1―螺栓最小直徑（mm）； c―剛度和預(yù)緊系數(shù)，c＝1.5； n―螺栓條數(shù)，n＝2；,,,,,,,,,＝,1.27CBiPcDi,n[σ]t,2,＝13.38（16mm）,d1＝,1.27

63、 × 1.5 × 10 × 8 × 235,99,（二）DN65mm彎頭夾具設(shè)計(jì)１.泄漏系統(tǒng)介質(zhì)參數(shù)2. 壁厚計(jì)算 　　δ=　　　　　　 =　 　 =3.78(12mm),,,2[σ]tø-Pc,Pc Di,6 × 96,2 × 113 × 0.7－6,,100,3. 端封板厚度計(jì)算　　　　

64、　　δp＝D1 　　　　　　?。?6 　　＝15.6（16mm）4. 夾具連接螺栓的直徑 4CF´d1≥ 　　 π [б]t,,,,,,,,,,,,,[σ]t ¢,KPc,0.35 × 6,113 × 0.7,101,=17.14(20mm)c－預(yù)緊和剛度系數(shù)，c＝1.5；f´－單

65、條螺栓受的力，Mpa； F´= 其中F－緊固螺栓總載荷，n －螺栓條數(shù)；,,,,,,F =pc (R2－r2) 360,,101376,345,Ｆ,n,=16896,πø,= pc×0.00872 × 90(R2－r2) =6 × 0.785 (1442-522) =6 &#

66、215; 0.785 (20736-2704) =6 × 0.785 ×18032 =84930.7,≥,102,法蘭密封面形式與封堵對策,結(jié)構(gòu)簡單寬帶接觸,平面形密封面,凹凸型密封面,榫槽面法蘭,梯形槽密封面,凹凸兩個(gè)面配合， 加工精度高,墊片寬度為平面密封1/4~1/2寬度較小，螺栓預(yù)緊力小。,錐面與墊片“線接觸”,管端車成錐面與墊片呈“線接觸”,,,板材裁制片,纏繞式墊圈,石棉橡膠圈,八

67、角形或橢圓形截面環(huán)圈,錐面與球面易 配合密封性好,低壓,適應(yīng)壓力稍高的場合,高壓或泄漏危害較大的場合,適用于6~10Mpa 中高壓系統(tǒng),透鏡式墊片,合理運(yùn)用操作技術(shù)封堵,法蘭螺栓易發(fā)生彈性變形，需增強(qiáng)防護(hù)。,采用特殊法蘭法注膠或設(shè)增強(qiáng)保護(hù)措施。,不適于帶壓注劑封堵,密封面形式,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),墊片類型,適應(yīng)工況,封堵對策,,103,透鏡墊片密封,1.錐形密封面高壓管,2.透鏡式金屬墊片,3. 螺紋法蘭,無孔透鏡墊片,

68、透鏡墊,104,,,,,,,,許用應(yīng)力,,,安 全 系 數(shù),,,碳素鋼及低合金鋼,奧氏體不銹鋼,符號意義,[σ ] =,,σ,b,n,b,b,n,大于等于3,,σ,b,,常溫下抗拉強(qiáng)度,,,,,,[σ] =,,σs,n,3,[σ ] =,n,3,n,3,大于等于1.6,n,3,大于等于1.5,σs,,材料在常溫下的屈服限,σ５3,,105,第五章 概 述,一、技術(shù)起源與發(fā)展,1. 技術(shù)起源,1922年起源于美國（克萊&#

69、183;弗曼）,60~70年代逐漸發(fā)展并擴(kuò)大應(yīng)用范圍,84年通過中石化總公司項(xiàng)目鑒定（8kg/c㎡水蒸氣）,1929年英國福斯哲取得技術(shù)使用權(quán)成立了弗曼 奈特公司,目前技術(shù)適應(yīng)范圍廣泛，并達(dá)到國際先進(jìn)水平,國內(nèi)80年代初立項(xiàng)開發(fā),,,,,,,不停車帶壓密封技術(shù)在我國是八十年代發(fā)展起來實(shí)用性很強(qiáng)的設(shè)備維修技術(shù)。當(dāng)運(yùn)行生產(chǎn)裝置的設(shè)備、管道、閥門等發(fā)生泄漏，可以在不停車，不影響生產(chǎn)正常運(yùn)行的情況下，利用該技術(shù)實(shí)施封堵，能夠迅速、