法兰类型大全
-
法兰是压力容器中的一个重要部件。它将不 同部分连接起来，可以随时拆卸，对需要经常打开 的设备几乎是必不可少的部分。设备法兰的设计 在GB 150．1～150．4—201 1中有详细介绍_j。 NB／T 47020～47027—2012中对常见的甲型、乙型 和长颈法兰进行了标准化，以便设计时选用。…。 但实际工作中遇到的法兰远远超出了这个范围， 经常需要设i-_卜非标法兰、无垫片焊接密封法兰，甚 至是无垫片焊接密封反向法兰。
法兰、垫片和紧固件是一个系统， 意配套一1。单纯的提高某一性能并不能解决问 题，需要综合考虑强度、密封性能及刚度等的改 变。还应注意螺母与螺柱(或螺栓)硬度的匹配， 螺母硬度要低于螺栓硬度大约20～40HBW，以减 少对螺柱的磨损，同时避免卡死。当温度较高时， 应注意螺柱膨胀量与法兰膨胀量的协调。必要时 加蝶簧以补偿膨胀差，保证密封性能。
1．2最大允许工作压力 最大允许工作压力与材料和工作温度有关，具 体见NB／T 47020．2012中的表6、7。法兰标准是基于 16Mn锻件在常温下的许用应力编制的。温度不同、 材料不同时最大允许工作压力相差很大。当温度高 时，最大允许工作压力下降很快；当壳体选用强度较 高的材料时，最大允许工作压力明显提高。
1．3 法兰刚度 GB 150．3—2011第197页对法兰刚度提出要 求，一般小直径高压法兰，很少有刚度问题。大直 径、低压法兰容易有刚度问题。当选用标准以外 的材料(如用奥氏体不锈钢)时，应重新评估刚度 的问题。 2非标法兰的设计 非标法兰的设计应尽量参考标准法兰的相关 尺寸和材料要求。
2．1 结构设计 非标法兰的结构设计参考标准法兰，同时应 满足GB 150．3—2011的要求。重点是垫片尺寸和螺栓中心圆直径的确定，考虑螺母是否有上紧空 间。如果用大直径(M48以上)螺柱，要考虑螺柱 的伸出长度是否满足液压上紧装置的安装要求。
2．2系数的计算 法兰计算中系数众多且错综复杂。但仔细研 究GB 150．3-201 1发现几乎所有的系数都由 6．／3。h／h。这两个比值决定：因此编程就可计算 出所有系数，无需查表。经查SW6源程序知， SW6也是编程计算得到。
2．3强度计算与刚度校核 强度方面主要考虑：垫片的软硬与尺寸；螺柱 材料、数量及所在中心圆直径；法兰厚度，大端、小 端尺寸，锥颈长度。 选用垫片软硬要合适，高压用硬垫片，低压用 软垫片。过硬的垫片会要求法兰和螺栓的尺寸加 大，造成整个法兰系统设计庞大；过软的垫片则容 易被压碎。多管程换热器的管箱垫片，在计算密 封面积时，SW6并未计人中间分程隔板处的垫片 面积，但ASME标准中已计入。SW6计算输入时 可通过改变垫片直径的方法计人。注意螺柱直径 是受力部分的最小根径。选用标准以外的螺柱， 应自行将最小根径输入到程序中。如果强度不 够，留意计算书上．厂值(法兰小端应力与大端应力 的比值)的情况。／值过大(如3以上)说明法兰 应力在小端过于集中，此时应增大小端厚度，加长 锥颈长度；如果，值并不大则增大法兰厚度效果 更明显。如果刚度不够则增大法兰小端厚度或增 大法兰厚度，此时增大锥颈长度基本不起作用。
无垫片焊接密封法兰典型结构如图2所示， 相关符号的意义参见GB 150．1～150．4—2011。
3．1 与常规垫片的本质区别 常规垫片靠垫片的反弹形成密封，垫片系数 不等于0。焊接垫片靠密封焊密封，垫片系数等 于0。垫片系数的不同引起垫片有效密封宽度的 不同、法兰轴向力的不同，进而引起整个法兰的受 力不同。
3．2垫片材料的选择 垫片采用焊接密封，耐腐蚀和防泄漏性能好。 用于气化炉、高温高压飞灰过滤器、洗涤塔、氨合 成塔下端及高压换热器管箱等大直径、高温、高压 难密封的工况。设计者应根据工艺介质实际需要 选用$30403、s31603、Inconel600等材料做垫片。
3．3结构特点与注意事项 无垫片焊接密封法兰结构如图2所示，计算 时注意6，是指螺柱中心圆处法兰的厚度。该结 构是将法兰切去一部分，以便留出焊接空间。上 紧部分螺柱后，压紧垫片，再进行密封焊。目的是 保证该焊缝不受力，只起密封作用。以免把紧螺 柱时将此密封焊缝压裂，造成泄漏。
3．4强度计算与刚度校核 强度计算按照HG 20582—20l 1计算，SW6已 提供简捷的计算程序。刚度校核在HG 20582— 2011中并没有提及，但SW6程序已参考GB 150． 3-2011加上了。笔者认为虽然此时压力较高，很 少存在刚度问题，但考虑到设计的严谨性以及以 后可能遇到的特殊情况，建议下次HG 20582． 2011升版时引入。
