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. ■论文广场石油和年化第工设卷备
一
压力容器法兰的合理设计
张焱,康秋芬
中航黎明锦西化工机械集团有限责任公司, 辽宁葫芦岛
摘要《压力容器》标准中法兰设计方法采用华特斯法,使用该方法影响设计的因素涉及十几个
变量,对整个连接设计有较大影响。若设计人员对此不甚明了,设计结果将相差甚远。本文对法兰的合理设计进行了归纳总
结。
关键词压力容器;法兰;华特斯法;垫片;螺栓;合理设计
法兰通过紧固螺栓压紧垫片实现密封,属泄漏,需作用在单位垫片有效密封面积上的最小
于强制密封。华特斯在其论文中指出: “法兰设压紧力与介质压力的比值,称垫片系数,用表
计”实际上包括垫片设计,螺栓设计和法兰设计示。材料愈硬,硬度愈高,其值愈大。
三部分,并且依次进行,任何一步设计失利都会由于系由试验所得,鉴于试验基准修正,
直接影响以后步骤的进行, 设计结果将相差甚值需乘以修正系数,故单位压紧面积上的压紧力
远。法兰的合理设计应从垫片设计开始。为。由此可得垫片在操作状态下的最小压紧力
垫片设计为:
垫片是构成密封的重要元件,是螺栓法兰连.。
接设计的基础。
密封性能。因工件介质、压力和温度的不同,影从以上两个垫片载荷计算式可以看出,它们
响选择垫片的因素很多。而垫片材料的选择和垫都与垫片有效计算宽度有关。显然愈小即垫
片宽度均是影响螺栓法兰联接设计结果的重要因片宽度愈小,、也愈小,对减少垫片载荷
素。为此需对垫片设计进行分析。有利。然而垫片的宽度还受到垫片预紧时的“压
.垫片比压力碎强度”的限制。垫片在预紧时应是既被压紧以
垫片比压力与强制密封的预密封条件相联保证垫片表面能嵌入法兰密封面中,建立起预密
系。为消除法兰密封面与垫片接触表面间的缝封条件;而又不能过度压紧,使垫片失去弹性而
隙,保证垫片表面嵌入法兰密封面的沟槽中去, 进入塑性状态。因法兰在加压以后,密封面必然
以消除泄漏通道,在垫片上必须施加足够大的预要产生或多或少的分离,如果垫片在预紧状态下
紧力,这种为建立预密封条件,需作用在单位垫已经进入塑性状态,丧失回弹性,则随着法兰面
片密封面积上的最小压紧力称为垫片比压力, 用的分离不是出现间隙就是保持不了足够大的压紧
表示,单位。由此可得垫片在预紧时所需的力,从而导致泄漏发生。
最小压紧力为为保证垫片在弹性状态下工作,在预紧时单
. 位密封面积上的压紧力应该控制在左右。因此
正常垫片“单位面积”的预紧力应在~之间。
.垫片系数
控制垫片单位面积上的预紧力小于的措施是使
垫片系数与强制密封的操作密封条件相联垫片具有足够的宽度。
系。垫片在内压作用下保持密封的条件是:介质
在通过密封面时所产生的阻力大于介质压力与大●●⋯⋯⋯●●●●●’●⋯●●●●●●●●●⋯⋯●●●●●●●⋯●●●●●●●●●●●●●⋯●●●●●●●●●●●●●⋯●●●●●●●●●⋯⋯●●●●●●●●●●。●。。。
气压力的压差形成的推动力。显然阻力与垫片和作者简介:张焱一,女,辽宁人,本科,工程师· 从
事压力容器设计、制造工作。
法兰密封面间的密封力相关。为保证介质不发生
第期张焱等压力容器法兰的合理设计一.
较硬、强度较高的垫片材料,虽然其和都整个螺栓组