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法兰计算方法A和法兰计算方法B
更新时间 2021-05-23 16:13 阅读
一、计算方法A
计算方法A与我国国家标准GB 150《钢制压力容器》中的法兰计算方法相 同，都是沿用了美国机械工程师协会（ASME)锅炉及压力容器规范[第1卷压力容器第一册 (简称ASME-1-1)]中的有关法兰计算规程。
此计算方法是以Waters法为代表的基于弹 性分析为基础的法兰分析方法，由于它考虑了组成法兰的3个部分：壳体、锥颈和法兰环之 间的相互作用，所以从弹性分析准则来说是比较完善的计算方法。
Waters法是在弹性理论 基础上加进了锥颈因素，推导出了计算公式。该法的突出特点是，在前人工作的基础上给出 了各种压紧面和多种垫片材料的大量密封性能数据及图表，使设计者感到使用方便。 Waters法的价值在于利用适当的假设可使复杂的应力求解简化到可以手算的地步，并可在 常用的尺寸和压力范围内设计出令人满意的螺栓法兰连接。
因此，该方法至今仍为美国、日 本、英国、法国等许多国家规范所承认。Waters法作为密封设计是以经验为依据，其连接设 计与迄今大部分设计方法一样，以强度为主要准则，设计方法的核心是两个垫片系数和 “ ，这些系数的数值是经过实验和实践积累而成，在使用中一般被认为是比较满意的；法兰、螺栓连接是安全的.加上它简便易行的优点，所以长期为我国和许多国家采用。目前，国 内外开展对^与爪值的重新测定，无疑是对Waters法的完善。
Waters法虽然没有直接计算法兰的变形，但它用计算法兰的弹性名义应力，并通过控 制适当许用应力的办法，来保证法兰具有足够的刚性，从而使整个连接达到密封可靠的要 求，达到了以简便的强度设计代替密封设计的当量计算目的。由此可见，W a t e r s法的设计 结果是法兰相对偏于安全。
计算方法A主要用于与GB/T 9112～9124—2010《钢制管法兰》中从属于美洲体系的 管法兰配套，作为核算钢制管法兰标准中公称压力用Class标记的Class 150、ClaSS 300、 Class 600、Class 900、Class 1500及Class 2500的法兰。目前，我国一些管道工程上也常常 采用Waters法来计算非标准法兰。不难看出.基于弹性分析为基础的计算方法A是一种 普遍采用的法兰设计方法。
二、计算方法B
计算方法B的内容取自于德国DIN 2505《管法兰连接计算》中的法兰强度计算部分，这 是基于塑性极限强度理论的法兰计算方法。其特点是：根据法兰、螺栓和垫片间的互相依赖 关系，综合各影响因素，从刚度、强度和密封角度统一考虑法兰设计，从连接件（法兰、螺栓、 垫片）的刚度及垫片的性质出发，确定必要的螺栓载荷；按极限载荷的观点，根据螺栓力在壳 环连接处以互相支承.保持连接的最大塑性力矩来确定法兰尺寸，从而挖掘法兰的承载能 力，以获得较小结构尺寸的法兰设计。对于垫片的特性参数.DIN 2505方法还考虑了液体 和气体的差别，其数值各有不同，这在Waters法中是没有的。另外，由于注意到垫片密封 力、介质压力对法兰产生的挠度、螺栓的伸长、垫片的压缩、各种材料弹性模量在高温下的降 低以及热胀冷缩，使得计算结果趋近于实际情况。
DIN 2505方法不足之处在于计算过程较为复杂，涉及参数很多，有的需要采用电算。 由于该方法认为法兰的强度并非是“连接设计”的主要矛盾，因此允许对法兰按极限载荷法 进行计算，虽然可挖掘法兰的承载能力，获得较小的法兰结构尺寸，但由此会引起法兰柔性 增大，进而可能导致法兰连接密封失效，故要通过制作一个所谓“载荷-变形图”的办法加以 检验。但是，“载荷-变形图”的制作过程需要涉及垫片的回弹性能、垫片比压及垫片系数等 参数，而这些参数的准确度又受许多因素的影响.目前测定这些准确数据尚存在很多问题， 由此对“载荷-变形图”的制作造成困难。此外，此图的制作过程十分繁琐，设计中往往难以 完成。基于上述原因，计算方法B的内容只着眼于法兰强度，它和德国AD规范中的法兰设 计方法内容相当，即不涉及法兰的刚度。
计算方法B主要用于与GB/T 9112～9124 —2010《钢制管法兰》中从属于欧洲体系的 管法兰配套，作为核算钢制管法兰标准中公称压力用PN标记的PN2. 5～PN400的法兰。
对于非标准化的法兰设计，是采用计算方法A还是采用计算方法B，当前很难做出结 论。不过，在我国现有的很多管理工程设计中，对非标法兰的设计，较少使用DIN 2505法 兰设计方法。
计算方法A与我国国家标准GB 150《钢制压力容器》中的法兰计算方法相 同，都是沿用了美国机械工程师协会（ASME)锅炉及压力容器规范[第1卷压力容器第一册 (简称ASME-1-1)]中的有关法兰计算规程。
此计算方法是以Waters法为代表的基于弹 性分析为基础的法兰分析方法，由于它考虑了组成法兰的3个部分：壳体、锥颈和法兰环之 间的相互作用，所以从弹性分析准则来说是比较完善的计算方法。
Waters法是在弹性理论 基础上加进了锥颈因素，推导出了计算公式。该法的突出特点是，在前人工作的基础上给出 了各种压紧面和多种垫片材料的大量密封性能数据及图表，使设计者感到使用方便。 Waters法的价值在于利用适当的假设可使复杂的应力求解简化到可以手算的地步，并可在 常用的尺寸和压力范围内设计出令人满意的螺栓法兰连接。
因此，该方法至今仍为美国、日 本、英国、法国等许多国家规范所承认。Waters法作为密封设计是以经验为依据，其连接设 计与迄今大部分设计方法一样，以强度为主要准则，设计方法的核心是两个垫片系数和 “ ，这些系数的数值是经过实验和实践积累而成，在使用中一般被认为是比较满意的；法兰、螺栓连接是安全的.加上它简便易行的优点，所以长期为我国和许多国家采用。目前，国 内外开展对^与爪值的重新测定，无疑是对Waters法的完善。
Waters法虽然没有直接计算法兰的变形，但它用计算法兰的弹性名义应力，并通过控 制适当许用应力的办法，来保证法兰具有足够的刚性，从而使整个连接达到密封可靠的要 求，达到了以简便的强度设计代替密封设计的当量计算目的。由此可见，W a t e r s法的设计 结果是法兰相对偏于安全。
计算方法A主要用于与GB/T 9112～9124—2010《钢制管法兰》中从属于美洲体系的 管法兰配套，作为核算钢制管法兰标准中公称压力用Class标记的Class 150、ClaSS 300、 Class 600、Class 900、Class 1500及Class 2500的法兰。目前，我国一些管道工程上也常常 采用Waters法来计算非标准法兰。不难看出.基于弹性分析为基础的计算方法A是一种 普遍采用的法兰设计方法。
二、计算方法B
计算方法B的内容取自于德国DIN 2505《管法兰连接计算》中的法兰强度计算部分，这 是基于塑性极限强度理论的法兰计算方法。其特点是：根据法兰、螺栓和垫片间的互相依赖 关系，综合各影响因素，从刚度、强度和密封角度统一考虑法兰设计，从连接件（法兰、螺栓、 垫片）的刚度及垫片的性质出发，确定必要的螺栓载荷；按极限载荷的观点，根据螺栓力在壳 环连接处以互相支承.保持连接的最大塑性力矩来确定法兰尺寸，从而挖掘法兰的承载能 力，以获得较小结构尺寸的法兰设计。对于垫片的特性参数.DIN 2505方法还考虑了液体 和气体的差别，其数值各有不同，这在Waters法中是没有的。另外，由于注意到垫片密封 力、介质压力对法兰产生的挠度、螺栓的伸长、垫片的压缩、各种材料弹性模量在高温下的降 低以及热胀冷缩，使得计算结果趋近于实际情况。
DIN 2505方法不足之处在于计算过程较为复杂，涉及参数很多，有的需要采用电算。 由于该方法认为法兰的强度并非是“连接设计”的主要矛盾，因此允许对法兰按极限载荷法 进行计算，虽然可挖掘法兰的承载能力，获得较小的法兰结构尺寸，但由此会引起法兰柔性 增大，进而可能导致法兰连接密封失效，故要通过制作一个所谓“载荷-变形图”的办法加以 检验。但是，“载荷-变形图”的制作过程需要涉及垫片的回弹性能、垫片比压及垫片系数等 参数，而这些参数的准确度又受许多因素的影响.目前测定这些准确数据尚存在很多问题， 由此对“载荷-变形图”的制作造成困难。此外，此图的制作过程十分繁琐，设计中往往难以 完成。基于上述原因，计算方法B的内容只着眼于法兰强度，它和德国AD规范中的法兰设 计方法内容相当，即不涉及法兰的刚度。
计算方法B主要用于与GB/T 9112～9124 —2010《钢制管法兰》中从属于欧洲体系的 管法兰配套，作为核算钢制管法兰标准中公称压力用PN标记的PN2. 5～PN400的法兰。
对于非标准化的法兰设计，是采用计算方法A还是采用计算方法B，当前很难做出结 论。不过，在我国现有的很多管理工程设计中，对非标法兰的设计，较少使用DIN 2505法 兰设计方法。
