【正文】 — 500— JB/T47052021 a. 墊片有效密封寬度： 墊片外徑 /內(nèi)徑 /厚度為 572/592 ?? /， 按 GB1501998 P91表 91 壓緊面型式 1a 則 0 5 9 2 5 7 2 5 6 . 424Nb m m m m?? ? ? ? ， 那么有效密封寬度 0 5b b mm?? b. 墊片壓緊力作用中心圓直徑 因 0b 〈 ，則 DG取墊片接觸的平均直徑，即 5 9 2 5 7 2 5822GD m m??? c. 墊片壓緊力 a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的墊片壓緊力 53. 14 3. 14 58 2 5 69 6. 3 10G a GF F D by N? ? ? ? ? ? ? ? b) 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 22 56 .2 8 6 .2 8 5 8 2 3 5 1 .6 0 .8 8 1 0G p G cF F D b m P N? ? ? ? ? ? ? ? ? B 螺栓計(jì)算 (參見(jiàn) GB1501998, 94 95,PP) 選用等長(zhǎng)雙頭螺栓，查 JB/T47002021 P6 表 2 根據(jù)螺栓材料 40Cr 選螺母材料為 45； a. 螺栓載荷 a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 53. 14 6. 3 10a a GW F D by N? ? ? ? b) 操作 狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 250 .7 8 5 6 .2 8 5 .1 3 1 0p p G C G cW F F D P D b m P N? ? ? ? ? ? b. 螺栓面積 a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 []b? —— 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力， []b? =196MPa； 設(shè)計(jì)溫度 100℃下螺栓材料的許用應(yīng)力 []tb? =176MPa，則預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 5 266 .3 1 0 3 2 1 4 .3[ ] 1 9 6 1 0aa bWA m m? ?? ? ?? b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 265 ][ mmWA tbpp ????? ? c) 需要的螺栓面積 2 1 4},m a x { mmAAA pam ?? d) 實(shí)際螺栓面積 mb AmmndA ?2222 8792282044 ????? ?? 滿足設(shè)計(jì)要求。 綜合上述，管箱法蘭設(shè)計(jì)符合要求。 c) 環(huán)向應(yīng)力 [ ] 170tTfM Pa M Pa????，符合設(shè)計(jì)要求。 11 ()2T A GL L L?? ? ? 其中， AL —— 螺栓中心主法蘭頸部與法蘭背面交點(diǎn)的徑向距離 ,即 1 70 0 50 0 12 18 8A b iL D D mm?? ? ? ? ? ? ? 則 10. 5 18 8 0. 5 12 19 4DAL L mm?? ? ? ? ? ? ( ) ( 188 12 ) A GL L L mm?? ? ? ? ? ? ? ? ? 那么作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力 5 5 500 314 000D i cF D P N? ? ? ? ? 流體壓力引起的總軸向力與作用法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 17 之差 220. 785 0. 785 518 15. 66T D G c i cF F F D P D P N? ? ? ? ? 則 D G G T TM p F L F L F L N m? ? ? ? ? ② 法蘭設(shè)計(jì)力矩 0 []m a x { , } m a x { 9 6 2 3 8 .6 2 , 1 6 4 4 1 2 .9 6 } 9 6 2 3 8 .6 2[]tfpfM M a M N m??? ? ? ? []f? —— 常溫下法蘭材料許用應(yīng)力 ； []tf? —— 設(shè)計(jì)溫度下法蘭材料許用應(yīng)力；查 GB1501998,表 45, 22P ,法蘭材料為 212CrMol ,設(shè)計(jì)溫度為 100℃ , 則[]f? =170MPa， []tf? =170MPa. ③ 法蘭應(yīng)力 a) 軸向應(yīng)力 0221 .7 5 9 6 2 3 8 .6 2 1 3 3 .2 91 .0 0 3 8 5 0 0HfifM M P aD? ?? ?? ? ??? 其中： 0? —— 法蘭頸部小端有效厚度； 1? —— 法蘭頸部大端有效厚度 h —— 法蘭頸部高度 , 參數(shù) 00 500 12 D m m?? ? ? ? f? —— 法蘭有效厚度 = mm44?? 0 640 80500iDK D? ? ? ； 01 ???? ； 025 ?? 查 GB1501998,表 95, P103得： T=, Z= Y=, U= 查 GB1501998, 圖 93, 98P ，得：整體法蘭系數(shù) IF =， 則 10 .8 7 3 0 .0 1 1 37 7 .4 6IoFe m mh ?? ? ? 查 GB1501998，圖 94, 98P 得整體法蘭系數(shù) VI =， 則參數(shù) 2 2 31 0 011 0 .4 4 7 7 .4 6 1 2 3 6 6 1 9 5 .8 00 .3 1 8Ud h m mV ?? ? ? ? ? 3 3138 0 .1 53 6 6 1 9 5 .8fd?? ? ? ?, 1 38 0. 011 3 1 1. 429 4f e??? ? ? ? ? ? Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 18 294 3T?? ? ? ?, 0. 78 0. 15 0. 93? ? ?? ? ? ? ? 查 GB1501998，圖 97， 99P 得 f = b) 徑向應(yīng)力 022( 1 .3 3 1 ) ( 1 .3 3 3 8 0 .0 1 1 3 1 ) 9 6 2 3 8 .6 2 1 0 9 .41 .0 0 3 8 5 0 0fRfieM M P aD?? ?? ? ? ? ? ?? ? ??? b) 環(huán)向應(yīng)力 022 9 .5 9 6 2 3 8 .6 2 4 .9 0 2 0 9 .4 1 4 0 .2 43 8 5 0 0TRfiYM Z M P aD??? ?? ? ? ? ? ?? ④ 應(yīng)力校核 a) 軸向應(yīng)力 m in{ [ ] , [ ] }ttH f n? ? ?? 其中 []tn? —— 設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料許用應(yīng)力 =170MPa； 則 H?? M P a2 5 51 7 ?? ，符合設(shè)計(jì)要求。由 JB/T47072021，表 1， 82P ，選用 B 型螺柱 M20, d =20, 2d =20， L0=50, C=, r =6，見(jiàn)下圖： 圖 等長(zhǎng)雙頭螺柱 管箱法蘭計(jì)算及校核 [2] 設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)壓力 P=，設(shè)計(jì)溫度 t=100℃ 1）墊片計(jì)算 (參見(jiàn) GB1501998, 94P ) A. 墊片有效密封寬度： 由 GB1501998,表 91, 91P 得： 墊片接觸寬度 5 5 4 5 2 2 1622DdN m m??? ? ? 墊片基本密封寬度 0 16 8 6 .422Nb m m m m? ? ? ? 則有效密封寬度 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 15 02 .5 3 2 .5 3 8 7 .1 6b b m m? ? ? ? B. 墊片壓緊力作用中心圓直徑 因 0b ，則 2 554 2 6 539 .68GD D b m m? ? ? ? ? ? C. 墊片壓緊力 a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的墊片壓緊力 53. 14 3. 14 53 9. 68 7. 16 44 .8 5. 44 10G a GF F D by N? ? ? ? ? ? ? ? b) 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力 56. 28 6. 28 53 9. 68 3. 5 7. 16 1. 6 1. 36 10G p G cF F D bm P N? ? ? ? ? ? ? ? ? 2） 螺栓計(jì)算 (參見(jiàn) GB1501998, 94 95,PP) A. 螺栓載荷 a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 4 4 10a a GW F D by N? ? ? ? b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 250. 78 5 6. 28 5. 02 10p p G C G cW F F D P D bm P N? ? ? ? ? ? B. 螺栓面積 a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 []b? —— 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，查 GB1501998 表 47， 24P ，對(duì)于40MnVB，鋼材標(biāo)準(zhǔn) GB3077，使用狀態(tài)為調(diào)質(zhì) ， []b? =210MPa； 設(shè)計(jì)溫度 100℃下螺栓材料的許用應(yīng)力 []tb? =190MPa，則預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 5 265 . 4 4 1 0 2 5 9 0 . 4 8[ ] 2 1 0 1 0aa bWA m m? ?? ? ?? b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 5 265 .0 2 1 0 2 6 4 2 .1 1[ ] 1 9 0 1 0pp tbWA m m? ?? ? ?? c) 需要的螺栓面積 2m a x{ , } a pA A A m m?? Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 16 d) 實(shí)際螺栓面積 mb AmmndA ?2222 8792282044 ????? ?? 滿足設(shè)計(jì)要求。 由 JB/T47032021,表 1, 52P , 選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭（整體式）， FM 形式 , 其結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 管箱法蘭結(jié)構(gòu) 由 DN=500mm, PN=，可查得如下參數(shù)： 表 32 法蘭數(shù)據(jù)（單位： mm） D 1D 2D 3D 4D ? H 640 600 565 555 552 38 100 h a 1a 1? 2? R d 25 17 14 12 22 12 23 對(duì)應(yīng)的螺柱規(guī)格 M20，數(shù)量 28，對(duì)接筒體最小厚度 0? =10mm. 由 JB/T47002021，表 2， 6P ， 法蘭選用鍛件 16MnⅡ ，質(zhì)量為 . 標(biāo)記：法蘭 — FM 500— — 100 JB/T47032021 墊片選用 [8] 由 JB/T4700200，表 2， 6P ，選用纏繞墊 片，種類為特制石棉填充帶；查JB/T47052021，表 1， P69 有：金屬帶為 0Cr13，代號(hào)為 5； 由 JB/T47052021，表 2， P69，當(dāng) DN=500， PN=，查得 D=554， d=522； 由 JB/T47062021，圖 1，P70，墊片的厚度為 ，見(jiàn)下圖： Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 14 圖 管箱纏繞墊片 查 GB1501998，表 92， 93P ，查：墊片系數(shù) m=，比壓力 y=；選管箱墊片與管箱側(cè)墊片一致。 強(qiáng)度校核及水壓試驗(yàn)同筒體的強(qiáng)度校核及水壓試驗(yàn)。 根據(jù) GB151— 1999 P14規(guī)定：水壓試驗(yàn)壓力按下式計(jì)算 ? ?? ?tT pp ??? 2183? ? ? ? MPa 壓力試驗(yàn)時(shí)橢圓形封頭的應(yīng)力為 ? ? ? ?0 .5 2 5 0 0 0 .5 9 5 6 .62 2 9T i eTepD ?? ?? ? ? ?? ? ?? MPa 而 1 03 4 ????s?? MPa； 相比較有： T? s?? 故滿足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。 設(shè)計(jì)厚度 2 2 .1 9 1 3 .1 9d C??? ? ? ? ?mm； 名義厚度圓整后可取 10n?? mm Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 12 檢查： 9n?? mm 時(shí)， ??t? 、 1C 無(wú)變化且滿足封頭選型時(shí)的假設(shè)，故取封頭名義厚度 10n?? mm 合適。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。 管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 封頭的材料及形式選擇 [14] 材料選 Q345R，選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù) JB/T47362021 P28，選以內(nèi)徑為基準(zhǔn)，類型代號(hào)為 EHA，型式參數(shù)關(guān)系為： Di/2(Hh)=2。 2）水壓試驗(yàn) 取試驗(yàn)溫度為 200℃， 筒體材料均為 Q345R，查得： ? ? 183?? MPa。 檢查： 9n?? mm 時(shí)， ??t? 、 1C 無(wú)變化，故取筒體名義厚度 10n?? mm 合適。 公式適用范圍為 ? ??? tcP ? 0 .4 1 8 3 1 .0 7 3 .2 M Pa? ? ? ?，故 筒體的計(jì)算厚度按下Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明 書(shū) 10 式計(jì)算： ? ? ct ic pDp