法蘭類型介紹和法蘭連接設(shè)計(jì)

一.法蘭類型

(1) 壓力容器法蘭按總體結(jié)構(gòu)分為一般法蘭和反向法蘭。

(2) 按墊片布置的情況，分為窄面法蘭和寬面法蘭兩大類。

a) 窄面法蘭是指墊片接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內(nèi)的法蘭，是應(yīng)用廣的法蘭。

b) 寬面法蘭是指墊片接觸面分布于法蘭螺栓中心圓內(nèi)外兩側(cè)的法蘭。一般僅用于壓力很低的場合。

(3) 按法蘭各部分的整體性，分為松式法蘭、整體法蘭和任意式法蘭三種形式。其特點(diǎn)是：

a) 松式法蘭:指法蘭未能有效地與容器或接管連接成一個(gè)整體的法蘭。計(jì)算中認(rèn)為圓筒不與法蘭環(huán)共同承受法蘭力矩的作用，法蘭力矩由法蘭環(huán)自身承受。

b) 整體法蘭:指法蘭環(huán)、頸部以及筒體三者能有效地連接成一個(gè)整體的法蘭。三部分共同承受法蘭力矩的作用。

c) 任意式法蘭:指整體程度介于上述兩者之間的法蘭。圓筒與法蘭環(huán)雖然未能形成一整體結(jié)構(gòu)，但能作為一結(jié)構(gòu)元件，共同承受法蘭力矩的作用。平焊法蘭即屬于此類法蘭。

(4) 按法蘭與筒體連接的情況，分為活套法蘭、螺紋連接法蘭、承插焊法蘭、平焊法蘭和對(duì)焊法蘭。

(5) 壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)中將法蘭分為甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對(duì)焊法蘭三種。

法蘭連接設(shè)計(jì)

法蘭設(shè)計(jì)是指法蘭連接的設(shè)計(jì)，包括三部分:墊片設(shè)計(jì)、螺栓(螺柱)設(shè)計(jì)和法蘭本體設(shè)計(jì)。法蘭設(shè)計(jì)主要的方法是的Waters法， GB 150即采用此法。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：

(1)墊片設(shè)計(jì)

這是法蘭連接設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件和使用介質(zhì)，選定適當(dāng)?shù)膲|片種類、材質(zhì)，確定墊片的尺寸(內(nèi)徑、外徑、厚度) ，然后計(jì)算出墊片在預(yù)緊狀態(tài)和操作狀態(tài)下的壓緊力。

(2) 螺栓/螺柱設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)條件選用適當(dāng)材料的螺栓，計(jì)算出滿足墊片預(yù)緊狀態(tài)和操作狀態(tài)壓緊力所需的螺栓面積。實(shí)際配置的螺栓面積應(yīng)不小于該計(jì)算面積。

螺栓設(shè)計(jì)的原則是確定出較小的螺栓中心圓直徑。可通過選用合適的螺栓規(guī)格和數(shù)量來達(dá)到要求。

(3) 法蘭本體設(shè)計(jì)

法蘭設(shè)計(jì)分為按內(nèi)壓和外壓兩種情況。承受外壓的法蘭可按承受內(nèi)壓的法蘭計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，只是計(jì)算法蘭的操作力矩略有不同。

窄面法蘭的計(jì)算方法分為兩種，即按松式法蘭計(jì)算和按整體法蘭計(jì)算。任意式法蘭通常按整體法蘭計(jì)算，在滿足某些條件下可簡化為按松式法蘭計(jì)算。

松式法蘭計(jì)算較為簡單，法蘭的厚度可一次性算出。而整體法蘭的設(shè)計(jì)需采用假設(shè)各部分結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行反復(fù)試算的方法來完成。

對(duì)整體法蘭，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)條件假設(shè)法蘭錐頸和法蘭環(huán)的各尺寸。然后計(jì)算出法蘭承受的力矩及產(chǎn)生的各項(xiàng)應(yīng)力。當(dāng)各應(yīng)力與相應(yīng)的許用應(yīng)力相差較大時(shí)，應(yīng)調(diào)整原先設(shè)定的法蘭尺寸，重復(fù)以上計(jì)算，直至各項(xiàng)應(yīng)力都小于各自的許用應(yīng)力且相差不大時(shí)為合理設(shè)計(jì)。

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