法兰类型介绍和法兰连接设计

法兰类型介绍和法兰连接设计

一.法兰类型

(1) 压力容器法兰按总体结构分为一般法兰和反向法兰。

(2) 按垫片布置的情况，分为窄面法兰和宽面法兰两大类。

a) 窄面法兰是指垫片接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周范围内的法兰，是应用广的法兰。

b) 宽面法兰是指垫片接触面分布于法兰螺栓中心圆内外两侧的法兰。一般仅用于压力很低的场合。

(3) 按法兰各部分的整体性，分为松式法兰、整体法兰和任意式法兰三种形式。其特点是：

a) 松式法兰:指法兰未能有效地与容器或接管连接成一个整体的法兰。计算中认为圆筒不与法兰环共同承受法兰力矩的作用，法兰力矩由法兰环自身承受。

b) 整体法兰:指法兰环、颈部以及筒体三者能有效地连接成一个整体的法兰。三部分共同承受法兰力矩的作用。

c) 任意式法兰:指整体程度介于上述两者之间的法兰。圆筒与法兰环虽然未能形成一整体结构，但能作为一结构元件，共同承受法兰力矩的作用。平焊法兰即属于此类法兰。

(4) 按法兰与筒体连接的情况，分为活套法兰、螺纹连接法兰、承插焊法兰、平焊法兰和对焊法兰。

(5) 压力容器法兰标准中将法兰分为甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰三种。

法兰连接设计

法兰设计是指法兰连接的设计，包括三部分:垫片设计、螺栓(螺柱)设计和法兰本体设计。法兰设计主要的方法是的Waters法， GB 150即采用此法。其设计要点为：

(1)垫片设计

这是法兰连接设计的基础，应根据设计条件和使用介质，选定适当的垫片种类、材质，确定垫片的尺寸(内径、外径、厚度) ，然后计算出垫片在预紧状态和操作状态下的压紧力。

(2) 螺栓/螺柱设计

根据设计条件选用适当材料的螺栓，计算出满足垫片预紧状态和操作状态压紧力所需的螺栓面积。实际配置的螺栓面积应不小于该计算面积。

螺栓设计的原则是确定出较小的螺栓中心圆直径。可通过选用合适的螺栓规格和数量来达到要求。

(3) 法兰本体设计

法兰设计分为按内压和外压两种情况。承受外压的法兰可按承受内压的法兰计算方法进行设计，只是计算法兰的操作力矩略有不同。

窄面法兰的计算方法分为两种，即按松式法兰计算和按整体法兰计算。任意式法兰通常按整体法兰计算，在满足某些条件下可简化为按松式法兰计算。

松式法兰计算较为简单，法兰的厚度可一次性算出。而整体法兰的设计需采用假设各部分结构尺寸进行反复试算的方法来完成。

对整体法兰，根据设备结构条件假设法兰锥颈和法兰环的各尺寸。然后计算出法兰承受的力矩及产生的各项应力。当各应力与相应的许用应力相差较大时，应调整原先设定的法兰尺寸，重复以上计算，直至各项应力都小于各自的许用应力且相差不大时为合理设计。

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