法蘭設(shè)計(jì)

1、法蘭設(shè)計(jì),,,法蘭設(shè)計(jì)總則,當(dāng)選用JB/T4700~4707標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可免除計(jì)算帶頸法蘭應(yīng)采用熱軋或鍛件經(jīng)機(jī)加工制成，加工后的法蘭軸線須與原熱軋件或鍛件的軸線平行。采用鋼板制造帶頸法蘭時(shí)，應(yīng)符合7.1.4要求。碳素鋼或低合金鋼制法蘭在下列任一情況下應(yīng)經(jīng)正火處理：1.法蘭斷面厚度大于50mm,2.鍛制法蘭螺栓的公稱直徑應(yīng)不小于M12，當(dāng)公稱直徑大于M48時(shí)，應(yīng)采用細(xì)牙螺紋。,法蘭計(jì)算模型,松式法蘭：凡是法蘭環(huán)和殼體壁（或管壁）并無固定

2、連接關(guān)系或雖有固定連接關(guān)系但不能有效地保證與殼體（或管壁）同時(shí)受載，同時(shí)變形的法蘭。螺紋法蘭也是松式法蘭。整體法蘭：凡是法蘭環(huán)和殼體整體鍛成或法蘭環(huán)與殼體壁（或管壁）全部焊透以保證法蘭環(huán)與殼體（或管壁）同時(shí)受載，同時(shí)變形的法蘭。 整體法蘭的強(qiáng)度和剛度都比較高，適用于壓力 和溫度較高的場(chǎng)合。法蘭環(huán)的受力會(huì)牽動(dòng)容器或接管，在容器或接管上產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。,鐵木辛柯法和華脫爾斯法的基本假設(shè),鐵木辛柯法和華脫爾斯法的計(jì)算結(jié)果,法蘭

3、力矩和螺栓的計(jì)算,預(yù)緊狀態(tài)的法蘭力矩： Ma=（Am+Ab）/2*[σ]b *LG操作狀態(tài)下的法蘭力矩： FD=0.785*Di 2 PC FT=F-FD MP=FD*LD+FT*LT+FG*LG 法蘭設(shè)計(jì)力矩:Mo 取大值{ Ma [σ]ft /[σ]f , MP } 見計(jì)算書闡述：墊片有效密封寬度，特性參數(shù)（m,y),壓緊力作用中

4、心圓直徑，墊片壓緊力，螺栓載荷，螺栓設(shè)計(jì)載荷，螺栓布置間距要求。,法蘭剛度校核,當(dāng)法蘭在相同的操作條件下有成功的使用經(jīng)驗(yàn)時(shí)可以免除剛度校核。對(duì)承受內(nèi)壓的窄面整體法蘭和按照整體法蘭計(jì)算的窄面任意式法蘭，剛度指數(shù)按照下式計(jì)算：,外壓法蘭的計(jì)算,外壓法蘭可按內(nèi)壓法蘭計(jì)算，但螺栓面積僅需按照預(yù)緊狀態(tài)考慮法蘭力矩按以下公式計(jì)算： MP=FD*LD+FT*LT- FG*LG

5、 FG=FD+FT MP=FD* （LD-LG ）+FT*（LT-LG ）,寬面法蘭,在整個(gè)法蘭密封面都鋪設(shè)墊片，即為寬面法蘭。計(jì)算方法采用巴赫法，系將連接在筒體上的法蘭環(huán)視作是懸臂梁，計(jì)算在設(shè)計(jì)力矩作用下法蘭環(huán)的彎曲應(yīng)力并使之滿足法蘭環(huán)材料的許用應(yīng)力。適用于壓力不高的場(chǎng)合，具體見GB150的7.8條。,橢圓形法蘭設(shè)計(jì),SW6中有非圓形法蘭的計(jì)算計(jì)算模型及原理見HG20582

6、-1998 《非圓形法蘭的設(shè)計(jì)和計(jì)算》，和GB150的計(jì)算公式不同，所以計(jì)算出來的結(jié)果和以橢圓長(zhǎng)軸當(dāng)量圓環(huán)直徑計(jì)算結(jié)果不一致。O形圈法蘭計(jì)算，未計(jì)及墊片壓緊力的作用。,華脫爾斯法存在的問題,法蘭應(yīng)力只考慮了法蘭力矩的作用。實(shí)際上由壓力在法蘭直邊段中產(chǎn)生的應(yīng)力并非很小。對(duì)于平焊法蘭來說，其直邊段厚度即為與法蘭對(duì)接的圓筒的厚度。此厚度按內(nèi)壓圓筒計(jì)算。內(nèi)壓圓筒計(jì)算此壁厚時(shí)，將其環(huán)向薄膜應(yīng)力控制在一倍筒體材料的許用應(yīng)力[σ]，此時(shí)圓筒中的軸

7、向薄膜應(yīng)力 σ H P 即達(dá)0.5[σ]。這軸向應(yīng)力 σ H P 相比法蘭力矩在法蘭錐頸上引起的法蘭軸向彎曲應(yīng)力 σ H （按標(biāo)準(zhǔn)控制1.5[σ]），可見 σ H P ≈ σ H /3，故 σ H P 已非小量。 同時(shí)因?yàn)橐淮慰傮w薄膜應(yīng)力，而 又為一次彎曲應(yīng)力。即法蘭錐頸小端的總軸向應(yīng)力為 σ H P + σH 。根據(jù)塑性力學(xué)的極限設(shè)計(jì)原理： σ H P + σH ≤ 1.5[σ] 。而Waters法中已將σ

8、H 控制至1.5[σ]，為此是不合理的。,華脫爾斯法存在的問題,華脫爾斯法存在的問題,ASME標(biāo)準(zhǔn)中法蘭剛度的計(jì)算,美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)為了解決Waters法可能造成的較大變形引起泄漏問題，對(duì)該法補(bǔ)充提出了剛度計(jì)算要求。此剛度法對(duì)整體法蘭來說，實(shí)質(zhì)上是控制錐頸大端的偏轉(zhuǎn)角≤2/3°，比英國(guó)BS1500的限制法蘭密封面偏轉(zhuǎn)角3/4°稍小。 松式法蘭控制偏轉(zhuǎn)角≤0.2°Waters法是通過以強(qiáng)度控制形式進(jìn)

9、行設(shè)計(jì)。 ASME剛度法是對(duì)法蘭錐頸大端偏轉(zhuǎn)角以（2/3）°加以限制，以剛度控制形式進(jìn)行計(jì)算。剛度法對(duì)錐頸表面的軸向應(yīng)力σH是不加控制的。而錐頸表面的軸向應(yīng)力σH是與錐頸表面離錐頸中性面的距離成正比的。,ASME標(biāo)準(zhǔn)中法蘭剛度的計(jì)算,對(duì)較厚的錐頸，在按剛度法控制錐頸端部(2/3) °轉(zhuǎn)角時(shí)，由于錐頸表面離中性面較遠(yuǎn)，為此錐頸表面產(chǎn)生較大的σH，以至可能超過1.5[σ]，導(dǎo)致M剛大于M強(qiáng)。即按剛度法設(shè)計(jì)的法蘭，并不能滿

10、足強(qiáng)度法的設(shè)計(jì)要求。相反此時(shí)按強(qiáng)度法設(shè)計(jì)的法蘭則可自動(dòng)滿足剛度法的要求（偏轉(zhuǎn)角≤ (2/3) ° ）。相反，對(duì)較薄的錐頸，在按剛度法控制錐頸端面（2/3）°轉(zhuǎn)角時(shí)，由于錐頸表面離中心面較近，為此錐頸表面產(chǎn)生較小的σH，以至于1.5[σ]，導(dǎo)致M剛小于M強(qiáng)。即按剛度法設(shè)計(jì)的法蘭能同時(shí)滿足強(qiáng)度法的要求。相反，此時(shí)按強(qiáng)度法的設(shè)計(jì)則并不能滿足剛度的要求。 即兩種方法何種起控制作用取決于法蘭錐頸的厚度。,高壓設(shè)備水壓

11、時(shí)螺栓預(yù)緊力過大問題,X24項(xiàng)目沉降器設(shè)備，水壓試驗(yàn)時(shí)螺栓預(yù)緊力遠(yuǎn)超過計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，墊片表面的粗糙度、密封面的粗糙度都對(duì)結(jié)果有很大的影響，以水壓狀態(tài)上緊的螺栓在實(shí)際使用過程中會(huì)造成螺栓的應(yīng)力超過所允許的許用應(yīng)力。關(guān)于JMH12-3-80010液壓拉伸器的拉伸力：（20個(gè)M72X4螺栓） 預(yù)緊時(shí)所需的總的螺栓力為13714316N 操作時(shí)所需的總的螺栓力為5918957N,法蘭、墊片、螺栓設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng),化工部管法蘭標(biāo)準(zhǔn)有

12、歐洲體系和美洲體系，設(shè)備法蘭標(biāo)準(zhǔn)為JB/T4700~4703。具有確定公稱壓力的法蘭根據(jù)材料和設(shè)計(jì)溫度的不同具有不同的最高允許工作壓力，在選用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須查詢對(duì)應(yīng)的壓力-溫度額定表。標(biāo)準(zhǔn)中列出了法蘭、墊片、緊固件的選配原則。緊固件分為低強(qiáng)度，中等強(qiáng)度及高強(qiáng)度三種強(qiáng)度等級(jí)，按照對(duì)材料的控制又可以分為專用級(jí)和商品級(jí)。襯里法蘭蓋的塞焊孔和位置可參照化工部管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。,法蘭、墊片、螺栓設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng),不銹鋼襯里法蘭蓋的使用溫度上限不大于