法蘭知識問答
壓力容器矩形法蘭
更新時間??2021-09-09 08:27 閱讀
介紹了2種矩形法蘭的設計計算方法,并對2種計算方法進行了比較。采用該方法設計計 算的矩形法蘭已成功應用于多臺設備,通過壓力試驗及工業應用驗證了矩形法蘭設計計算方法的 可靠性。
長圓形等非圓形形狀,如蒸汽鍋爐上的方形 集管箱、空冷式換熱器上矩形集管箱、板翅式換熱器 矩形管箱等。對于這些非圓形容器,通常需要采用 法蘭與其它設備進行連接u]。對于法蘭頸部和墊片 周邊形狀為圓形的矩形、橢圓形或長圓形法蘭,可按 照ASME規范第Ⅷ卷第1分篇中的方法進行設計 計算,文中所述非圓形法蘭是指法蘭頸部和墊片的 周邊形狀與法蘭本體一樣,同是矩形、橢圓形或長圓 形的法蘭舊j。 目前,非圓形法蘭的設計方法主要有2種,一種 是當量圓法蘭設計法,另一種是骨架彎曲法蘭設計 法‘¨。由于橢圓形與長圓形法蘭可按矩形法蘭進行 設計,故文中以矩形法蘭為例介紹非圓形法蘭的設 計計算。

當量圓法蘭設計法是將矩形法蘭按一定的比例 折算成當量圓形法蘭,然后再按照圓形法蘭的一般 計算方法進行設計。 采用當量圓形法蘭設計法,矩形法蘭的長短邊 之比對計算結果影響較大,在矩形法蘭形狀為方形 或近似方形的情況下,采用這個方法進行計算的結果比較可靠且經濟性較好,隨著長短邊之比增大,采 用這種計算方法趨于保守,通常情況下長短軸之比 限制在5。
骨架彎曲法蘭設計法是按保持矩形法蘭矩形形 狀能力的骨架分析與垂直于骨架的平面中矩形法蘭 長邊的彎鹽組合進行設計。 矩形法蘭與矩形殼體相連,在壓力及墊片反力 作用下,法蘭骨架在垂直于容器軸線的平面內與平 行于軸線的平面內均會產生彎曲應力,雖然這2個 彎曲應力處于不同平面,為安全考慮,在設計中應同 時考慮[1]。

法蘭結構尺寸見圖2。圖中A為螺栓中心線長 軸長度,A=700 mm;Ai為法蘭內側長軸長度,A一 594 mm;B為螺栓中心線短軸長度,B一350 mm;Bi 為法蘭內側短軸長度,B。一244 mm;D為法蘭與殼 體問未焊高度,D=4 mm;E為法蘭與殼體間角焊 縫的焊角高,E一12 mm;s為與法蘭相連殼體厚度, S一20 mm.

根據介質特性與操作條件,法蘭墊片選用石墨 復合墊片,墊片結構參數如下,A畫為墊片接觸面內 側長軸長度,A。。一630 mm;A。。為墊片接觸面外側 長軸長度,A。。一662 mm;B。i為墊片接觸面內側短軸 長度,B。i一280 mm;B。。為墊片接觸面外側短軸長 度,B。。一312 mm;60為墊片基本密封寬度,6。一 8 mm;6。為墊片有效密封寬度,6。一7.156 mm。墊 片系數m一3.o;y為墊片比壓力,y一69.6 MPa。

此外,在矩形法蘭設計過程中應注意下列問題: (1)采用當量圓法蘭設計法時,由于該計算方法 中彎矩及應力計算與圓形法蘭有差異。因此不能簡 單地以求出當量圓直徑直接按圓形法蘭進行計算。
(2)采用當量圓法蘭設計法計算平焊式法蘭時, 為安全起見,宜進行焊縫強度評定。
(3)按文獻[1]所述,當量圓法蘭設計法僅適用 于與未加強殼體相連的矩形法蘭。對于未加強容 器,法蘭的彎曲應力由矩形容器側板吸收,法蘭承受 的彎曲應力很小,在計算中可以忽略。對于加強容 器,矩形法蘭除了要滿足密封要求之外,尚需作為側 板的加強件,法蘭除了承受垂直于容器軸線的平面 中的骨架彎曲應力之外,還要承受平行于該軸線平 面中的法蘭彎鹽應力,此時則需要考慮法蘭的彎曲 應力‘1。。
(4)采用文獻[2]規定的方法進行法蘭計算時, 矩形法蘭的長短軸之比有限定(不大于5),因此在 計算中應確保滿足這一要求。
(5)從上述計算中可以得出,預緊力矩是制約螺 栓直徑及法蘭厚度的首要因素。因此在保證密封的 前提下,盡可能選用密封比壓和墊片系數低的墊片 (如石墨墊、聚四氟乙烯墊、石墨復合墊等),以有效 降低螺栓載荷,降低法蘭計算力矩和法蘭厚度。
(6)在矩形法蘭密封中,泄漏通常發生在矩形的 4個角,一般只要保證角點處相鄰兩螺栓孔間距不 大于矩形法蘭長短軸方向處的螺栓間距并大于最小 螺栓間距,就可有效避免這種泄漏。
長圓形等非圓形形狀,如蒸汽鍋爐上的方形 集管箱、空冷式換熱器上矩形集管箱、板翅式換熱器 矩形管箱等。對于這些非圓形容器,通常需要采用 法蘭與其它設備進行連接u]。對于法蘭頸部和墊片 周邊形狀為圓形的矩形、橢圓形或長圓形法蘭,可按 照ASME規范第Ⅷ卷第1分篇中的方法進行設計 計算,文中所述非圓形法蘭是指法蘭頸部和墊片的 周邊形狀與法蘭本體一樣,同是矩形、橢圓形或長圓 形的法蘭舊j。 目前,非圓形法蘭的設計方法主要有2種,一種 是當量圓法蘭設計法,另一種是骨架彎曲法蘭設計 法‘¨。由于橢圓形與長圓形法蘭可按矩形法蘭進行 設計,故文中以矩形法蘭為例介紹非圓形法蘭的設 計計算。

當量圓法蘭設計法是將矩形法蘭按一定的比例 折算成當量圓形法蘭,然后再按照圓形法蘭的一般 計算方法進行設計。 采用當量圓形法蘭設計法,矩形法蘭的長短邊 之比對計算結果影響較大,在矩形法蘭形狀為方形 或近似方形的情況下,采用這個方法進行計算的結果比較可靠且經濟性較好,隨著長短邊之比增大,采 用這種計算方法趨于保守,通常情況下長短軸之比 限制在5。
骨架彎曲法蘭設計法是按保持矩形法蘭矩形形 狀能力的骨架分析與垂直于骨架的平面中矩形法蘭 長邊的彎鹽組合進行設計。 矩形法蘭與矩形殼體相連,在壓力及墊片反力 作用下,法蘭骨架在垂直于容器軸線的平面內與平 行于軸線的平面內均會產生彎曲應力,雖然這2個 彎曲應力處于不同平面,為安全考慮,在設計中應同 時考慮[1]。

法蘭結構尺寸見圖2。圖中A為螺栓中心線長 軸長度,A=700 mm;Ai為法蘭內側長軸長度,A一 594 mm;B為螺栓中心線短軸長度,B一350 mm;Bi 為法蘭內側短軸長度,B。一244 mm;D為法蘭與殼 體問未焊高度,D=4 mm;E為法蘭與殼體間角焊 縫的焊角高,E一12 mm;s為與法蘭相連殼體厚度, S一20 mm.

根據介質特性與操作條件,法蘭墊片選用石墨 復合墊片,墊片結構參數如下,A畫為墊片接觸面內 側長軸長度,A。。一630 mm;A。。為墊片接觸面外側 長軸長度,A。。一662 mm;B。i為墊片接觸面內側短軸 長度,B。i一280 mm;B。。為墊片接觸面外側短軸長 度,B。。一312 mm;60為墊片基本密封寬度,6。一 8 mm;6。為墊片有效密封寬度,6。一7.156 mm。墊 片系數m一3.o;y為墊片比壓力,y一69.6 MPa。

此外,在矩形法蘭設計過程中應注意下列問題: (1)采用當量圓法蘭設計法時,由于該計算方法 中彎矩及應力計算與圓形法蘭有差異。因此不能簡 單地以求出當量圓直徑直接按圓形法蘭進行計算。
(2)采用當量圓法蘭設計法計算平焊式法蘭時, 為安全起見,宜進行焊縫強度評定。
(3)按文獻[1]所述,當量圓法蘭設計法僅適用 于與未加強殼體相連的矩形法蘭。對于未加強容 器,法蘭的彎曲應力由矩形容器側板吸收,法蘭承受 的彎曲應力很小,在計算中可以忽略。對于加強容 器,矩形法蘭除了要滿足密封要求之外,尚需作為側 板的加強件,法蘭除了承受垂直于容器軸線的平面 中的骨架彎曲應力之外,還要承受平行于該軸線平 面中的法蘭彎鹽應力,此時則需要考慮法蘭的彎曲 應力‘1。。
(4)采用文獻[2]規定的方法進行法蘭計算時, 矩形法蘭的長短軸之比有限定(不大于5),因此在 計算中應確保滿足這一要求。
(5)從上述計算中可以得出,預緊力矩是制約螺 栓直徑及法蘭厚度的首要因素。因此在保證密封的 前提下,盡可能選用密封比壓和墊片系數低的墊片 (如石墨墊、聚四氟乙烯墊、石墨復合墊等),以有效 降低螺栓載荷,降低法蘭計算力矩和法蘭厚度。
(6)在矩形法蘭密封中,泄漏通常發生在矩形的 4個角,一般只要保證角點處相鄰兩螺栓孔間距不 大于矩形法蘭長短軸方向處的螺栓間距并大于最小 螺栓間距,就可有效避免這種泄漏。
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