对压力容器设备法兰标准的一些总结

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1、学习总结——对压力容器设备法兰标准的一些总结(2008-11-1407:54:43)   1.甲型平焊法兰直接与容器的筒体或封头焊接，法兰在上紧和工作时均会作用给容器器壁一定的附加弯矩。法兰自身刚度小，所以其适用范围也较小。   2.乙型平焊法兰比甲型平焊法兰增加了一个厚度一般大于筒体壁厚的短节，这样既可增加整个法兰的刚度又可使容器器壁避免承受附加弯矩。   3.长颈对焊法兰是用根部增厚的颈取代了乙型法兰的短节，从而更有效地增大了法兰的整体刚度。由于去掉了乙型法兰与短节的焊缝，所以也消除了可能发生的焊接变形及可能存在的焊

2、接残余应力。   标准设备法兰是在规定设计温度为200℃，材料为16MnR或16Mn锻件，根据不同形式的法兰，规定了垫片的型式、材质、尺寸和螺柱材料的基础上，按照不同直径和不同压力，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。由于标准法兰是以16MnR或16Mn锻件来制定的，所以，如果法兰材料强度低于16MnR或使用温度高于200℃，则其最大允许工作压力低于公称压力；反之，若法兰材料强度高于16MnR或使用温度低于200℃，则其最大允许工作压力便高于公称压力。法兰的最大允许工作压力与公称压力孰高孰低，完全取决于法兰材料和使用

3、温度。   在法兰连接中，法兰与壳体是焊在一起的，安装时，法兰与螺柱的温度相同，而操作时，法兰随壳体温度有所升高，一般法兰的温升值往往大于螺柱的温升值，于是法兰沿其厚度方向的热变形（即法兰增厚值）将大于螺柱的热伸长量。由于法兰盘在沿其厚度方向的刚度远大于螺柱，所以在容器操作时，可以认为螺柱根本限制不了法兰的增厚，反过来倒是法兰强迫螺柱在其热伸长之外，还要产生一定量的弹性变形。螺柱上所受到的附加轴向拉力的大小除与材料的弹性模量（E）、泊松比（ν）值有关外，还取决于螺柱与法兰工作时的温差以及螺柱杆的粗细。螺柱的最危险截面在车

4、螺纹处，采用A型螺柱其危险截面上的附加热应力要比B型螺柱的附加热应力大，所以在使用温度较高时，优先选用B型螺柱。1.设计整体法兰时，如果强度不能满足要求，可试着做以下调整：首先检验垫片尺寸和螺栓、螺栓孔中心圆直径是否尽可能的小，以最大限度的降低作用于法兰的弯矩；在此条件满足的前提下，若是轴向应力不能满足要求，则可增加锥颈厚度和锥颈高度；若是径向应力或环向应力不能满足要求，则可增加法兰盘厚度。   2.鞍座处筒体的周向压应力随鞍座包角θ和鞍座宽度以及筒体壁厚等的增加而减小。当周向压应力不满足校核条件时，一般不考虑增加筒体壁

5、厚，而首先考虑在鞍座和筒体之间增设鞍座垫板以对筒体进行局部加强，这可有效降低周向压应力。若加垫板不能满足要求，可适当增大鞍座包角θ或鞍座宽度，或二者同时增加；若上述措施仍不能满足要求时，可考虑在鞍座面上增设加强圈。对需要进行整体热处理的卧式容器，最好增设鞍座垫板，且应在热处理前焊好，以防热处理时鞍座处被压瘪。   3.管板应力超过许用应力后，可以通过以下途径进行调整：1）增加管板厚度。可以大大提高管板的抗弯截面模量，能有效降低管板应力。增加管板厚度还能使管板的抗弯刚度增大，管板的挠曲变形相对减小。为满足一定量的总变形协调

6、量，壳体和管束相应的变形量增加，从而使作用于管板周边的横剪力和弯矩增大，引起管板应力升高。2）降低壳体轴向刚度。3）膨胀节的设置。   固定管板换热器中，换热管轴向力校核不合格时，可调整折流板间距，缩短受压失稳当量长度。若拉脱力不合格，可改变换热管与管板的连接结构调整。上述措施无效的时候则需考虑设置膨胀节。   浮头式换热器在外压工况下，球冠形封头装入法兰的深度L对法兰计算厚度影响很大，增加L会使法兰减薄，但在内压工况下恰恰相反，所以应谨慎调整L值，一般取L=δ+2。（δ为球冠形封头厚度）   4.周边简支圆平板。在工程

7、设计中重视的是最大挠度和最大正应力，挠度反映板的刚度，应力则反映强度。最大挠度和应力与圆板的材料、半径、厚度有关。若构成板的材料和载荷已定，则减小半径或增加厚度都可减小挠度和降低最大正应力。当圆板的几何尺寸和载荷已定，则选用E(弹性模量)、μ（泊松比)较大的材料可减小最大挠度值。然而最大应力只与（3+μ）成正比，与E无关，而μ的数值变化范围小，故改变材料并不能获得有利的应力状态。1．焊后热处理的目的和种类   焊后热处理的主要目的是降低焊接残余应力，改善焊接接头的组织和性能。焊后若能立即进行热处理，还有利于释放焊缝金属中

8、的氢，防止焊接接头产生冷裂纹。焊后热处理根据热处理温度不同可分为：低于下转变温度的热处理（即是我们最常说的焊后消除应力热处理）；高于上转变温度的热处理（如正火）；现在高于上转变温度，继之在低于下转变温度进行的热处理（正火或淬火后继之以回火）；上下转变温度之间的热处理。奥氏体不锈钢必须进行热处理且有抗晶间腐蚀要求时，可