法蘭類型介紹和法蘭連接設計

一.法蘭類型

(1) 壓力容器法蘭按總體結構分為一般法蘭和反向法蘭。

(2) 按墊片布置的情況，分為窄面法蘭和寬面法蘭兩大類。

a) 窄面法蘭是指墊片接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內的法蘭，是應用廣的法蘭。

b) 寬面法蘭是指墊片接觸面分布于法蘭螺栓中心圓內外兩側的法蘭。一般僅用于壓力很低的場合。

(3) 按法蘭各部分的整體性，分為松式法蘭、整體法蘭和任意式法蘭三種形式。其特點是：

a) 松式法蘭:指法蘭未能有效地與容器或接管連接成一個整體的法蘭。計算中認為圓筒不與法蘭環共同承受法蘭力矩的作用，法蘭力矩由法蘭環自身承受。

b) 整體法蘭:指法蘭環、頸部以及筒體三者能有效地連接成一個整體的法蘭。三部分共同承受法蘭力矩的作用。

c) 任意式法蘭:指整體程度介于上述兩者之間的法蘭。圓筒與法蘭環雖然未能形成一整體結構，但能作為一結構元件，共同承受法蘭力矩的作用。平焊法蘭即屬于此類法蘭。

(4) 按法蘭與筒體連接的情況，分為活套法蘭、螺紋連接法蘭、承插焊法蘭、平焊法蘭和對焊法蘭。

(5) 壓力容器法蘭標準中將法蘭分為甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭三種。

法蘭連接設計

法蘭設計是指法蘭連接的設計，包括三部分:墊片設計、螺栓(螺柱)設計和法蘭本體設計。法蘭設計主要的方法是的Waters法， GB 150即采用此法。其設計要點為：

(1)墊片設計

這是法蘭連接設計的基礎，應根據設計條件和使用介質，選定適當的墊片種類、材質，確定墊片的尺寸(內徑、外徑、厚度) ，然后計算出墊片在預緊狀態和操作狀態下的壓緊力。

(2) 螺栓/螺柱設計

根據設計條件選用適當材料的螺栓，計算出滿足墊片預緊狀態和操作狀態壓緊力所需的螺栓面積。實際配置的螺栓面積應不小于該計算面積。

螺栓設計的原則是確定出較小的螺栓中心圓直徑。可通過選用合適的螺栓規格和數量來達到要求。

(3) 法蘭本體設計

法蘭設計分為按內壓和外壓兩種情況。承受外壓的法蘭可按承受內壓的法蘭計算方法進行設計，只是計算法蘭的操作力矩略有不同。

窄面法蘭的計算方法分為兩種，即按松式法蘭計算和按整體法蘭計算。任意式法蘭通常按整體法蘭計算，在滿足某些條件下可簡化為按松式法蘭計算。

松式法蘭計算較為簡單，法蘭的厚度可一次性算出。而整體法蘭的設計需采用假設各部分結構尺寸進行反復試算的方法來完成。

對整體法蘭，根據設備結構條件假設法蘭錐頸和法蘭環的各尺寸。然后計算出法蘭承受的力矩及產生的各項應力。當各應力與相應的許用應力相差較大時，應調整原先設定的法蘭尺寸，重復以上計算，直至各項應力都小于各自的許用應力且相差不大時為合理設計。

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