平焊法蘭
壓力容器甲型平焊法蘭的選用和計(jì)算
材料：不銹鋼 碳鋼 合金鋼
交期：標(biāo)準(zhǔn)法蘭常年現(xiàn)貨
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規(guī)格： DN20-DN3000
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壓力容器是石化工業(yè)中使用 最廣泛的設(shè)備，是石化T業(yè)的主 要生產(chǎn)工具之一。由于工藝要求 和沒備內(nèi)件安裝、檢修的需要，壓 力容器常需要設(shè)置容器法蘭(如 常見的管殼式熱交換器、反應(yīng)釜、 塔器、過濾器等)。壓力容器法蘭 按法蘭環(huán)的連接情況劃分為：整體 法蘭、活套法蘭和任意式法蘭。我 國最常用的JBff4701—4703標(biāo)準(zhǔn)壓 力容器法蘭共有3種類型：甲型平 焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對 焊法蘭，其中甲型、乙型平焊法蘭 都屬于任意式法蘭。
法蘭及其墊片、緊固件統(tǒng)稱 為法蘭接頭，法蘭接頭是工程設(shè) 計(jì)中使用極為普遍、涉及面非常 廣泛的一種零部件，也是1_程設(shè) 計(jì)及使用過程中容易出現(xiàn)問題的 關(guān)鍵部位。法蘭接頭設(shè)計(jì)是壓力 容器設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。筆 者在長期的設(shè)計(jì)校審丁作中發(fā)現(xiàn)。 在選用標(biāo)準(zhǔn)甲型法蘭和計(jì)算非標(biāo) 甲型法蘭時(shí)，設(shè)計(jì)人員選用材料 不合理的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，采用乙 型平焊法蘭甚至長頸對焊法蘭代 替甲犁平焊法蘭的情況也較多， 造成不必要的浪費(fèi)。因此，有必要 針對常用甲型平焊法蘭(見圖1)的 選用和計(jì)算進(jìn)行探討。
甲型平焊法蘭不宜使用在易燃易爆的高度極度危害介質(zhì)等要求嚴(yán)格的場合，也不能適用于劇烈循環(huán)的工況。但是對于低壓維度不高的非易燃易爆的壓力容器法蘭，采用的甲型的平焊法蘭結(jié)構(gòu)的比較多，因?yàn)檫@種法蘭結(jié)構(gòu)具有加工方便、尺寸緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。
由于標(biāo)準(zhǔn)甲型平焊法蘭的使用范圍與實(shí)際應(yīng)用的偏離，使得標(biāo)準(zhǔn)的甲型平焊法蘭的在選用上存在一定的局限性，主要在以下幾點(diǎn)。
1、法蘭的材料
標(biāo)準(zhǔn)甲型的平焊法蘭材料的局限采用Q235、Q235、Q345而實(shí)際的情況是，全不行剛采靈芝的法蘭也廣泛應(yīng)用于化工、輕工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)中、材料不用的法蘭的許用應(yīng)力就不用了，不能簡單的直接套用標(biāo)準(zhǔn)法蘭。
2、墊片的材料
墊片作為法蘭連接的主要元件，對密封起著重要的作用。密封效果好的壞主要取決于墊片的密封性能。影響選擇墊片的因素有很多，主要是根據(jù)介質(zhì)特性，溫度和壓力來選擇墊片的結(jié)構(gòu)形式，材料和尺寸。標(biāo)準(zhǔn)甲型法蘭的僅僅局限采用耐油石棉橡膠板和石棉橡膠板兩種墊片，這與實(shí)際應(yīng)用相差甚遠(yuǎn)。因石棉對人體的健康有害，近年來耐油石棉橡膠板和石棉橡膠板兩種墊片在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)愈來愈少，取而代之的非石棉纖維橡膠板，填充改性聚四氟乙烯板和增強(qiáng)柔性石墨板墊片也應(yīng)用廣泛。
3、螺柱的材料
標(biāo)準(zhǔn)甲型的料 標(biāo)準(zhǔn)甲型平焊法蘭采用的螺 柱材料局限采用Q235A和35(正火) 兩種。雖然采用Q235A制螺柱滿足 GBl50—1998《鋼制壓力容器》的規(guī) 定，但SH／T3074—2007《石油化工鋼 制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)的附錄B有關(guān)緊 固件的規(guī)定已經(jīng)沒有Q235A制螺柱 的內(nèi)容，要求采用至少為35(正火) 的螺柱材料；2009年7月1日實(shí)施 的HG／T20592—20635《鋼制管法蘭、 墊片、緊固件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，管法蘭 采用的低強(qiáng)度緊同件一螺栓材料的 性能等級至少為5．6級(不銹鋼材 質(zhì)除外)，也將Q235A制螺柱排除 在外。這些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定使得QZ35A 制螺柱的使用受到很大限制。 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)以外的法蘭、墊 片、螺柱材料或尺寸時(shí)，就不算滿 足標(biāo)準(zhǔn)法蘭適用條件，應(yīng)按非標(biāo)法 蘭進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，不能直接選用。
為了說明不同的法蘭、墊片、 螺柱材料對法蘭計(jì)算厚度的影響， 本文以常用的標(biāo)準(zhǔn)甲型平焊法蘭 PNO．6 MPa系列直徑為例，采用標(biāo) 準(zhǔn)以外的法蘭、墊片、螺柱材料， 應(yīng)用SW6一1998計(jì)算軟件(全國化 工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站開發(fā)編制) 進(jìn)行非標(biāo)法蘭厚度計(jì)算，并與標(biāo) 準(zhǔn)甲型平焊法蘭進(jìn)行比較。 為方便比較，法蘭結(jié)構(gòu)尺寸 采用與PNO．6 MPa標(biāo)準(zhǔn)甲型平焊法 蘭一樣的尺寸，其它設(shè)計(jì)參數(shù)以 實(shí)際應(yīng)用較多的t況設(shè)定(本文 不考慮法蘭承受軸向外載荷和外 力矩的作用)。
與標(biāo)準(zhǔn)法蘭厚度有差異 在采用相同的設(shè)計(jì)參數(shù)前提 下。將CB]50方法計(jì)算的法蘭厚度 與標(biāo)準(zhǔn)法蘭厚度比較，就會發(fā)現(xiàn) 法蘭厚度有所不同，前者計(jì)算的 法蘭厚度較厚，詳見表2、表3 (法蘭厚度大多數(shù)超標(biāo))。但GBl50 和JB廠I'4700都有明確規(guī)定，當(dāng)選用 JB／T4700—4707標(biāo)準(zhǔn)法蘭時(shí)可免除 GBl50的有關(guān)計(jì)算。因此，只要滿 足JBJT4700規(guī)定的使用條件，就可 以直接采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭，但超出標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定的法蘭使用范圍時(shí)，就要 按非標(biāo)法蘭進(jìn)行計(jì)算。
標(biāo)準(zhǔn)甲型法蘭的壓力越大可 選用的法蘭直徑越小，法蘭材料 強(qiáng)度越低可適用的法蘭壓力越小。 受法蘭壓力、直徑和材料的限制， 設(shè)計(jì)人員選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭時(shí)往往會 高套壓力、高套法蘭結(jié)構(gòu)。高套壓 力：本文特指選用高一檔公稱壓力 而實(shí)際工作壓力更靠近低一檔的 公稱壓力等級。例如：對于工作壓 力為0．3MPa的Q345R制甲型法蘭， 設(shè)計(jì)時(shí)一般選用o．6M Pa公稱壓力 的標(biāo)準(zhǔn)法蘭。如果采用0．6MPa公稱 壓力的標(biāo)準(zhǔn)法蘭幾何尺寸，以法 蘭計(jì)算壓力為0．3MPa進(jìn)行非標(biāo)法 蘭計(jì)算，法蘭厚度要比0．6MPa公稱 壓力的標(biāo)準(zhǔn)法蘭薄，可以節(jié)省材 料10％左右(經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì))。高套 法蘭結(jié)構(gòu)：本文特指采用乙型法蘭 或長頸對焊法蘭來代替甲型法蘭。 乙型平焊法蘭帶有比較厚的短節(jié) (t≥12)，長頸對焊法蘭對設(shè)備對 接簡體有最小厚度的要求，當(dāng)設(shè) 備圓筒厚度小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小對接圓筒厚度時(shí)，還應(yīng)按JB廠r4703 中的表3要求調(diào)整法蘭總高度，而 一般低壓容器的筒體厚度又較薄， 高套法蘭結(jié)構(gòu)后，乙型法蘭的短 節(jié)和長頸對焊法蘭的塒接端部應(yīng) 按規(guī)定進(jìn)行削薄或堆焊過渡處理， 既增加費(fèi)用又不美觀。
綜上所述，法蘭、墊片、螺 柱是構(gòu)成法蘭接頭最主要的三個(gè) 零件，三者合理地選配非常重 要。設(shè)計(jì)非標(biāo)法蘭或選用標(biāo)準(zhǔn)法 蘭時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)法蘭的壓 力、溫度、介質(zhì)特性等操作條件，綜 合考慮法蘭結(jié)構(gòu)尺寸及材料、密封 面型式、墊片性能和螺柱材料等法 蘭密封的影響因素，才能達(dá)到優(yōu)化 設(shè)計(jì)法蘭、節(jié)省材料的目的。本文 通過設(shè)計(jì)實(shí)例對壓力容器甲型平焊 法蘭的選用和計(jì)算進(jìn)行了探討，提 出了設(shè)計(jì)甲型平焊法蘭應(yīng)注意的問 題，為設(shè)計(jì)人員正確選用標(biāo)準(zhǔn)甲型 法蘭和設(shè)計(jì)非標(biāo)甲型法蘭提供了參 考經(jīng)驗(yàn)。
