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                壓力容器

                嚴守法蘭的標準底線,審慎對待計算免除
                發布時間:2022-09-23 09:27:14瀏覽次數:

                這小文章以前發過,今天再看看?有年頭了,當時還很嫩,有錯的地方還請指正。

                (學習筆記,有誤還請指正)

                本文僅討論 NB/T47020~47027容器法蘭。

                 GB/T150.3法蘭計算一章中的7.1.1“…當選用JB/T4700~4707標準時,可免除本章計算,其中JB/T4700~4707NB/T47020~47027,作為一個豁免條款常被不加甄別地冒然引用。類似于不銹鋼制容器法蘭、分程隔板處有墊片反力的管箱法蘭等,材質、載荷在標準范圍之外,僅僅是尺寸按標準的情況,已屬于非標法蘭,顯然不能免除強度計算。

                NB/T470206、表7給出的法蘭大允許工作壓力,與特定的工作溫度,及法蘭本體、緊固件、墊片材料相對應,并且僅限于法蘭本體承受內壓、法蘭環處墊片反力、螺栓載荷的情況。

                影響標準法蘭大允許工作壓力的各因素分析如下:

                1)、工作溫度,影響法蘭本體、螺柱螺母等材料許用應力;

                2)、法蘭本體,不同材質的許用應力不同;

                3)、墊片,不同墊片的墊片系數m和比壓力y不同,m、y決定預緊和操作狀態下所需的小螺栓載荷Wa=Fa=3.14DGby)、Wp=F+Fp=0.785DG2Pc+6.28DGbmPc),進而影響法蘭的設計力矩Ma、Mp,終影響MO=max{Ma*[σ]ft/[σ]f,Mp}。

                4)、緊固件,主要是螺柱,其許用應力決定了預緊狀態下的螺栓設計載荷W=Am+Ab/2*[σ]b,(其中,預緊和操作狀態所需要的小螺栓截面積分別為Aa=Wa/[σ]b,Ap= Wa/[σ]bt,Am=max{Aa,Ap}),進而影響法蘭預緊狀態下的設計力矩Ma,終影響MO。但螺柱的許用影響不影響操作狀態下的設計力矩Mp,因為Mp與內壓、墊片壓緊力有關。

                1)、(2)、(3)點都比較好理解,需要說明的是第(4)點,螺柱的許用應力反而決定了設計載荷,這是因為規范是以螺栓滿強度時的載荷作為預緊載荷,以防止因螺栓的過度擰緊而導致法蘭的過度變形,即要求法蘭具有抵抗螺栓滿載的能力。ASMEVIII-1 Mandatory Appendix 22-5(e) note寫道:NOTE:Where additional safety against abuse is desired, or where it is necessary thatthe flange be suitable to withstand the fullavailable bolt load AbSa, the flange may be designedon the basis of this latter quantity.

                所以說,在無額外載荷的情況下,應按照工作溫度、法蘭本體材料由NB/T470206或表7確定法蘭的大允許工作壓力,并注意遵守表2中緊固件和墊片的匹配關系,這個匹配是硬性,而不是推薦性的規定。具體地可以參考標準編制者的一篇文章:桑如苞.關于《壓力容器法蘭》國家標準中法蘭與螺柱材料的匹配.壓力容器,1990,(3).

                如果螺柱選材低于標準表2的要求,那將無法保證密封性能。若螺柱材質高于標準,如上述分析,那將可能導致預緊載荷大于標準法蘭的承受能力,或壓潰墊片。建議既使是標準法蘭,也都用SW6計算一下,不要偷懶,更不要在一些計算無法通過或是載荷無法處理的情況下強行引用這個“豁免”條款,來糊弄事。

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