【正文】 對于高應力和較大直徑規(guī)格的法蘭，由于所需螺栓載荷很大，因此采用了高強度的螺柱材料：40MnVB 和35 Cr MoA，以保證法蘭有較緊湊的結構尺寸，受力合理，允許匹配的材料包括上述三種。 對于乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭標準中，對PN1MPa的情況下，采用軟墊片所需螺栓載荷較小，因此配置螺柱材料為35鋼等；對PN≥1MPa的情況下，由于螺栓載荷逐步變成受操作壓力控制。墊片材質和型式決定了所需配置螺柱及螺母的要求，同時也直接影響到法蘭結構的型式及其所需強度尺寸。因此一般用于壓力很低場合。但是由于在壓力較高的場合下，螺栓太多會發(fā)生布置困難或螺栓中心圓直徑太大，法蘭徑向尺寸極不緊湊。因此一般外壓法蘭可以按同等壓力的內壓法蘭選用是安全的。法蘭設計優(yōu)化原則：法蘭設計應使各項應力分別接近材料許用應力值，即結構材料在各個方向的強度都得到較充分的發(fā)揮。由此可見：法蘭設計中σH過大或過小時，應調整錐頸尺寸；法蘭設計中σR過大或過小時，應調整法蘭環(huán)厚度尺寸；法蘭設計中σT過大或過小時，應調整錐頸尺寸。增加錐頸尺寸，可以明顯降低σH，σT↘（影響較小），σR↗。長頸法蘭較乙型法蘭有較大強度優(yōu)勢，長頸法蘭的使用壓力等級及尺寸范圍比乙型法蘭大。由于焊縫高度是有限的，這就限制了較大地降低小端σH的可能。為有效地降低此起比控制作用的小端σH，更為直接的辦法是拉開小端與大端距離，即加長錐頸的長度，使σH在錐頸上有較大的衰減，使σH滿足許用應力要求。乙型法蘭較甲型法蘭有較大強度優(yōu)勢，乙型法蘭的使用范圍比甲型法蘭擴大了許多。（2）增加圓筒和焊縫厚度（此結構類似乙型法蘭設計結構）。由于法蘭厚度對σH的作用并不明顯，因此往往需要增加較大的法蘭厚度才能使σH的滿足要求。在同一公稱壓力下，溫度升高或降低，允許的工作壓力可以相應地降低或提高；若溫度不變而所選的材料不同，則允許的工作壓力也不同。標準適用范圍： MPa ，工作溫度70℃至450℃的碳鋼、低合金鋼制壓力容器法蘭。圖32（一）、壓力容器法蘭JB4701 ~47072000《壓力容器法蘭》 包括：法蘭、墊片及等長雙頭螺柱等8個標準。 對按整體法蘭計算的任意法蘭及圖91（g）所示的整體法蘭：σH≤［σ］［σ］nt小值。l 法蘭強度校核（GB1501998 P97）：對整體法蘭（除圖91（c）、（g）外）：σH≤［σ］［σ］nt小值。安裝時易于對中，墊片受力均勻，密封可靠，適用于易燃、易爆和有毒介質的運用。密封面更窄。安裝時易于對中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封效果優(yōu)于平面密封。也不宜壓緊，密封性能較差，適用于壓力不高的場合，一般使用在PN≤。形式有: 全平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（MFM）、榫槽面（TG）及環(huán)連接面（或稱梯型槽）（RJ）等；其中以突面、凹凸面、榫槽面最為常用。m 隨墊片硬度增大而增大。墊片材料越硬，y越高。墊片強制密封有兩個條件：預緊密封條件和操作密封條件。螺栓設計的關鍵是須確定一盡可能小螺栓中心圓直徑，通過試算合適螺栓規(guī)格和數量進行。a 墊片設計：應根據設計條件和使用介質，選定適當墊片種類、材質、并確定墊片尺寸（內徑和外徑），以此計算預緊和操作狀態(tài)下壓緊力。其圓筒與法蘭環(huán)雖未形成一整體結構，但可作為一個接構元件，共同承受法蘭力矩。典型松式法蘭有活套法蘭。 a整體法蘭：指法蘭環(huán)、頸部及圓筒三者有效地連接成一整體的法蘭，共同承受法蘭力矩的作用。 b窄面法蘭是指墊片接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周內的法蘭連接。 2按法蘭接觸面的寬窄可分為窄面法蘭和寬面法蘭。缺點是不能快速拆卸、制造成本較高。的無折邊錐形封頭封頭 CHC10008 JB/T4746－2002 α=60186。JB/T4746－2002《鋼制壓力容器用封頭》封頭 EHA100010 JB/T4746－2002 內徑為基準的橢圓形封頭封頭 EHB2736 JB/T4746－2002 外徑為基準的橢圓形封頭封頭 DHA240020 JB/T4746－2002 r=封頭 DHB240020 JB/T4746－2002 r=封頭 CHA10008 JB/T4746－2002 α=30186。壓力容器的封頭或端蓋，按其形狀可以分為三類，即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。 表12 mm159219273325377426 二、 封頭在中、低壓壓力容器中，與筒體焊接連接而不可拆的端部結構稱為封頭，與筒體以法蘭等連接的可拆端部結構稱為端蓋。一、 筒體按GB9019—1988《壓力容器公稱直徑》，筒體用鋼板卷制時，容器公稱直徑按表11規(guī)定，此公稱直徑指筒體的內徑。2各種典型化工設備零部件。 壓力容器零部件種類很多，涉及面較廣，但總體可以分為兩類：1通用零部件。 為了便于組織生產，降低成本，利于互換，我國各有關部門對壓力容器零部件進行了標準化和系列化工作，并制定了國家標準和滿足行業(yè)特點的行業(yè)標準。作為受壓元件的零部件，如同殼體一樣，應納入質量管理與保證的監(jiān)控范圍。過程裝備通用零部件南京工業(yè)大學過程裝備與控制工程研究所 董金善 壓力容器（過程裝備）零部件是容器不可缺少的組成部分。壓力容器特定的操作條件不僅要求其主體必須滿足設計要求，而且零部件也應符合結構、材料、性能等方面的要求。所以能否按照要求合理地選用各零部件，對壓力容器的整體質量和確保安全使用有著十分重要的意義。隨著經濟的發(fā)展和生產技術的不斷提高曾多次修定，目前已日臻完善。如筒體、封頭、法蘭、支座、人孔與手孔、安全附件等。包括攪拌器、機械密封、填料密封、管板、塔盤等。表11 壓力容器公稱直徑 mm 300350400450500550600650700750800900100011001200130014001500160017001800190020002100220023002400250026002800300032003400360038004000420044004600480050005200 鋼管作筒體的容器，公稱直徑按表12規(guī)定，此公稱直徑系指鋼管的外徑。通常所說的封頭則包含了封頭和端蓋兩種連接形式在內。凸形封頭包括：半球形，橢圓形，碟形和球冠形.其中平板封頭在壓力容器中除用做人孔及手孔的蓋板以外，其他很少采用；凸形封頭是壓力容器中廣泛采用的封頭結構形式；錐形封頭則只用于某些特殊用途的容器。的無折邊錐形封頭封頭 CHB10008 JB/T4746－2002 α=45186。的帶折邊錐形封頭封頭PSH10008 JB/T4746－2002 球冠形封頭三、 法 蘭 法蘭連接主要優(yōu)點是密封可靠、強度足夠及應用廣泛。l 法蘭分類法蘭分類主要有以下方法： 1按其被連接的部件分為管法蘭和容器法蘭。 a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連接，一般用于壓力很低場合。3按整體性程度分為整體法蘭、松式法蘭和任意式法蘭。 b松式法蘭：指法蘭與圓筒未能有效地連接成一整體的法蘭，計算中認為法蘭力矩完全由法蘭環(huán)本身來承擔。 c任意式法蘭：指整體性程度介于上述二者間的法蘭。l 法蘭連接設計法蘭連接設計分為三部分：墊片設計、螺栓設計和法蘭設計。b螺栓設計：在選用適當螺栓材料基礎上，根據墊片所需壓緊力分別計算螺栓面積，取大者作計算面積，實際螺栓面積應不小于計算面積。c法蘭設計。法蘭連接在形成預緊密封條件時，墊圈單位面積上的壓緊力稱為墊片的密封比壓力，用y表示。法蘭連接在形成操作密封條件時，墊圈單位面積上的壓緊力與其內壓力的比值，稱為墊片系數，用m表示。密封面主要根據工藝條件、密封口徑以及墊片等進行選擇。圖31 各密封面結構簡介突面法蘭密封面具有結構簡單，加工方便，且便于進行防腐襯里等的優(yōu)點，由于這種密封面和墊片的接觸面積較大，如預緊不當，墊片易被擠出密封面。凹凸面法蘭密封面相配的兩個法蘭結合面是一個凹面和一個凸面。榫槽面法蘭密封面相配的兩個法蘭結合面是一個榫面和一個槽面。由于受槽面的阻擋，墊片不會被擠出壓緊面，且少受介質的沖刷和腐蝕。只是由于墊片很窄，更換時較為困難。［σ］ft是法蘭材料在設計溫度下的許用應力，［σ］nt是殼體或接管材料在設計溫度下的許用應力。對圖91（c）所示的整體法蘭：σH≤［σ］ft：σT≤［σ］ft：σR≤［σ］ft：σH+σT≤2［σ］ft及σH+σR≤2［σ］ft：在預緊和操作兩種狀態(tài)下的剪應分別小于或等于翻邊（或圓筒）。其中法蘭分三種：甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭及長頸法蘭。標準中甲、乙型法蘭是以板材16MnR，工作溫度為200℃時的最大允許工作壓力為公稱壓力作基準；長頸法蘭是以鍛材16Mn，工作溫度為200℃時的最大允許工作壓力為公稱壓力作基準。 (1) 甲、乙型法蘭的比較甲型法蘭，特別是當與其相連接圓筒較薄時，由于在圓筒與法蘭環(huán)焊縫上存在很高的軸向應力σH，為降低其應力，通?？刹扇煞N處理方法：（1）增加法蘭厚度。計算表明，此法效果不明顯?？擅黠@降低σH值。 (2)乙型法蘭與長頸對焊法蘭比較 乙型法蘭由于直接加大了圓筒及錐頸的尺寸，對降低σH起著積極的作用，σH的最大值往往發(fā)生于錐頸的小端端面上。 對于平焊法蘭來說，其錐頸長度取決于焊縫高度。而鍛制法蘭可具有較大的錐頸，從而有效地降低其小端σH。 (3)錐頸及法蘭環(huán)尺寸對法蘭應力影響錐頸及法蘭環(huán)尺寸對法蘭三項主要應力σH（軸向應力）、σR（徑向應力）、σT（環(huán)向應力）的影響關系較為復雜。增加法蘭環(huán)厚度，可以明顯降低σR，σH↘（影響較小），對σT影響更小，且作用效果并不肯定。以上根據法蘭不同應力的情況，分別調整“頸”和“環(huán)”的做法。(4)法蘭設計時，須注意以下二點：① 外壓法蘭與內壓法蘭其他設計條件相同時，外壓法蘭所需螺栓面積較小，法蘭力矩值小，法蘭厚度小。② 寬面法蘭與窄面法蘭寬面法蘭壓緊面積大，特別在操作狀態(tài)下所需的螺栓載荷較大，所以所需螺栓面積較大，同等設計條件下，寬面法蘭所需螺栓面積是窄面法蘭的數倍；寬面法蘭計算模型將法蘭作為沿寬度視作一簡支梁考慮，窄面法蘭將法蘭環(huán)作為沿圓周均布作用力矩的環(huán)板考慮，而寬面法蘭受力較好，因此法蘭較薄。另外寬面法蘭密封效果不好。（5）法蘭類型與墊片、螺柱、螺母材料匹配 墊片是整個法蘭連接的基礎。甲型平焊法蘭一般采用鋼板制作，由于其最大厚度有限，所以只能適用于低壓情況，為此只宜配用軟墊片，如石棉橡膠板，匹配螺柱螺母材料均為Q235A。壓緊墊片所需螺栓載荷相對為平衡內壓軸向力所需的螺栓載荷為?。ㄓ绕湓诖笠?guī)格直徑螺栓規(guī)格時），因此采用不同墊片時，它們螺栓載荷相差不很大，標準中允許采用相同的螺柱配置并以要求較大螺栓載荷的墊片進行考慮，螺柱材料為40MnB或40Cr等，可供匹配墊片包括石棉橡膠板、纏繞墊和包墊。 (6)法蘭腐蝕裕量根據標準法蘭長期使用經驗，可以認為本標準能適應≤2 mm的腐蝕裕量。長頸對焊法蘭的適用腐蝕裕量不大于3 mm。對法蘭材料進行正火或完全退火的目的是細化晶粒，改善韌性。法蘭短節(jié)材料應與法蘭材料相同。短節(jié)長度允許加長，加長后，法蘭厚度δ與總高度H均在法蘭標記中標明。(8)法蘭焊縫檢測要求法蘭的拼接