平焊法兰
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压力容器是石化工业中使用 最广泛的设备，是石化T业的主 要生产工具之一。由于工艺要求 和没备内件安装、检修的需要，压 力容器常需要设置容器法兰(如 常见的管壳式热交换器、反应釜、 塔器、过滤器等)。压力容器法兰 按法兰环的连接情况划分为：整体 法兰、活套法兰和任意式法兰。我 国最常用的JBff4701—4703标准压 力容器法兰共有3种类型：甲型平 焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对 焊法兰，其中甲型、乙型平焊法兰 都属于任意式法兰。
法兰及其垫片、紧固件统称 为法兰接头，法兰接头是工程设 计中使用极为普遍、涉及面非常 广泛的一种零部件，也是1_程设 计及使用过程中容易出现问题的 关键部位。法兰接头设计是压力 容器设计中的重要内容之一。笔 者在长期的设计校审丁作中发现。 在选用标准甲型法兰和计算非标 甲型法兰时，设计人员选用材料 不合理的现象比较严重，采用乙 型平焊法兰甚至长颈对焊法兰代 替甲犁平焊法兰的情况也较多， 造成不必要的浪费。因此，有必要 针对常用甲型平焊法兰(见图1)的 选用和计算进行探讨。
甲型平焊法兰不宜使用在易燃易爆的高度极度危害介质等要求严格的场合，也不能适用于剧烈循环的工况。但是对于低压维度不高的非易燃易爆的压力容器法兰，采用的甲型的平焊法兰结构的比较多，因为这种法兰结构具有加工方便、尺寸紧凑、经济实用等特点。
由于标准甲型平焊法兰的使用范围与实际应用的偏离，使得标准的甲型平焊法兰的在选用上存在一定的局限性，主要在以下几点。
1、法兰的材料
标准甲型的平焊法兰材料的局限采用Q235、Q235、Q345而实际的情况是，全不行刚采灵芝的法兰也广泛应用于化工、轻工、食品、医药等行业中、材料不用的法兰的许用应力就不用了，不能简单的直接套用标准法兰。
2、垫片的材料
垫片作为法兰连接的主要元件，对密封起着重要的作用。密封效果好的坏主要取决于垫片的密封性能。影响选择垫片的因素有很多，主要是根据介质特性，温度和压力来选择垫片的结构形式，材料和尺寸。标准甲型法兰的仅仅局限采用耐油石棉橡胶板和石棉橡胶板两种垫片，这与实际应用相差甚远。因石棉对人体的健康有害，近年来耐油石棉橡胶板和石棉橡胶板两种垫片在实际应用中已经愈来愈少，取而代之的非石棉纤维橡胶板，填充改性聚四氟乙烯板和增强柔性石墨板垫片也应用广泛。
3、螺柱的材料
标准甲型的料 标准甲型平焊法兰采用的螺 柱材料局限采用Q235A和35(正火) 两种。虽然采用Q235A制螺柱满足 GBl50—1998《钢制压力容器》的规 定，但SH／T3074—2007《石油化工钢 制压力容器》标准的附录B有关紧 固件的规定已经没有Q235A制螺柱 的内容，要求采用至少为35(正火) 的螺柱材料；2009年7月1日实施 的HG／T20592—20635《钢制管法兰、 垫片、紧固件》标准规定，管法兰 采用的低强度紧同件一螺栓材料的 性能等级至少为5．6级(不锈钢材 质除外)，也将Q235A制螺柱排除 在外。这些标准的规定使得QZ35A 制螺柱的使用受到很大限制。 当采用标准以外的法兰、垫 片、螺柱材料或尺寸时，就不算满 足标准法兰适用条件，应按非标法 兰进行设计计算，不能直接选用。
为了说明不同的法兰、垫片、 螺柱材料对法兰计算厚度的影响， 本文以常用的标准甲型平焊法兰 PNO．6 MPa系列直径为例，采用标 准以外的法兰、垫片、螺柱材料， 应用SW6一1998计算软件(全国化 工设备设计技术中心站开发编制) 进行非标法兰厚度计算，并与标 准甲型平焊法兰进行比较。 为方便比较，法兰结构尺寸 采用与PNO．6 MPa标准甲型平焊法 兰一样的尺寸，其它设计参数以 实际应用较多的t况设定(本文 不考虑法兰承受轴向外载荷和外 力矩的作用)。
与标准法兰厚度有差异 在采用相同的设计参数前提 下。将CB]50方法计算的法兰厚度 与标准法兰厚度比较，就会发现 法兰厚度有所不同，前者计算的 法兰厚度较厚，详见表2、表3 (法兰厚度大多数超标)。但GBl50 和JB厂I'4700都有明确规定，当选用 JB／T4700—4707标准法兰时可免除 GBl50的有关计算。因此，只要满 足JBJT4700规定的使用条件，就可 以直接采用标准法兰，但超出标 准规定的法兰使用范围时，就要 按非标法兰进行计算。
标准甲型法兰的压力越大可 选用的法兰直径越小，法兰材料 强度越低可适用的法兰压力越小。 受法兰压力、直径和材料的限制， 设计人员选用标准法兰时往往会 高套压力、高套法兰结构。高套压 力：本文特指选用高一档公称压力 而实际工作压力更靠近低一档的 公称压力等级。例如：对于工作压 力为0．3MPa的Q345R制甲型法兰， 设计时一般选用o．6M Pa公称压力 的标准法兰。如果采用0．6MPa公称 压力的标准法兰几何尺寸，以法 兰计算压力为0．3MPa进行非标法 兰计算，法兰厚度要比0．6MPa公称 压力的标准法兰薄，可以节省材 料10％左右(经计算统计)。高套 法兰结构：本文特指采用乙型法兰 或长颈对焊法兰来代替甲型法兰。 乙型平焊法兰带有比较厚的短节 (t≥12)，长颈对焊法兰对设备对 接简体有最小厚度的要求，当设 备圆筒厚度小于标准规定的最小对接圆筒厚度时，还应按JB厂r4703 中的表3要求调整法兰总高度，而 一般低压容器的筒体厚度又较薄， 高套法兰结构后，乙型法兰的短 节和长颈对焊法兰的埘接端部应 按规定进行削薄或堆焊过渡处理， 既增加费用又不美观。
综上所述，法兰、垫片、螺 柱是构成法兰接头最主要的三个 零件，三者合理地选配非常重 要。设计非标法兰或选用标准法 兰时，设计人员应根据法兰的压 力、温度、介质特性等操作条件，综 合考虑法兰结构尺寸及材料、密封 面型式、垫片性能和螺柱材料等法 兰密封的影响因素，才能达到优化 设计法兰、节省材料的目的。本文 通过设计实例对压力容器甲型平焊 法兰的选用和计算进行了探讨，提 出了设计甲型平焊法兰应注意的问 题，为设计人员正确选用标准甲型 法兰和设计非标甲型法兰提供了参 考经验。
