1、过程装备通用零部件压力容器（过程装备）零部件是容器不可缺少的组成部分。压力容器特定的操作条件不仅要求其主体必须满足设计要求，而且零部件也应符合结构、材料、性能等方面的要求。作为受压元件的零部件，如问壳体一样，应纳入质量管理与保证的监控范围。所以能否按照要求合理地选用各零部件，对压力容器的整体质量和确保安全使用有着十分重要的意义。为了便于组织生产，降低成本，利于互换，我国各有关部门对压力容器零部件进行了标准化和系列化工作，并制定了国家标准和满足行业特点的行业标准。随着经济的发展和生产技术的不断提高曾多次修定，目前已日臻完善。压力容器零部件种类很多，涉及面较广，但总体可以分为两类：1 通用零部件；
2、2 各种典型化工设备零部件。包括搅拌器、机械密封、填料密封、管板、塔盘等等，化工设备中常使用一些作用和结构相同的零部件，如筒体、封头、支座、法兰、人手孔、视镜、液面计及安全阀等。为了便于设计、互换及批量生产，这些零部件都已经标准化、系列化，并在各种化工设备上通用。一 支 座设备支座用来支承设备重量和固定设备的位置。支座一般分为立式设备支座、卧式设备支座和球形容器支座。立式设备支座分为悬挂式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座四种。卧式设备支座分为鞍式支座、圈式支座和支腿三种。球形容器支座分为柱式、裙式、半埋式、高架式支座四种。1 悬挂式支座（JB/T4725-92）悬挂式支座又称耳座，一般由两
3、块筋板及一块底版焊接而成。耳座的优点是简单，轻便；缺点是对器壁易产生较大的局部应力。耳座适用范围（JB/T4725-92）：适用于公称直径不大于 4000mm 的立式圆筒形容器。 耳座数量一般应采用四个均布，但容器直径小于等于 700mm 时，支座数量允许采用 2个。 耳式支座标准中分为 A、AN（不带垫板） ，B、BN（带垫板）四种; A、AN型用于一般立式设备，B、BN 型用于带保温的立式设备。支座与筒体连接处是否加垫板，应根据容器材料与支座连接处的强度或刚度决定。对低温容器的支座，一般要加垫板。对于不锈钢制设备，当用碳钢制作支座时，为防止器壁与支座在焊接的过程中，不锈钢中合金元素的流失，
4、也需在支座与筒连接处加垫板。JB/T4725-92 特点：1.考虑支座弯矩对容器圆筒所产生的局部应力，避免筒体由于局部应力过大有可能引起失效。局部径向弯矩包括设备自重、水平载荷（风载荷或地震载荷）及偏心载荷所产生的弯矩。2.提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。若容器壳体有热处理要求时，支座垫板应在热处理前焊接在器壁上。3.改进了垫板结构。为改善容器的受力情况，JB/T4725-92 将垫板四角倒圆；并在垫板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理时气体的排放。耳式支座设计计算：支座处容器圆筒内存在以下几种应力：（1）内压引起的一次总体薄膜应力 Pm；（2）支座弯矩引起的一次局部薄膜应力 Pl
5、；（3）支座弯矩引起的一次弯曲应力 Pb；根据应力分析的方法按照下列原则计算：PmPm+Pl1.5Pm+Pl+Pb1.5至于组合应力，按照第三强度理论进行计算。一般情况下，应校核支座处圆筒所受的支座弯矩 ML，使 MLML；对衬里容器，MLML/1.5，目的是为了防止过大的局部应力造成衬里层的破坏。若容器壳体有热处理要求时，支座垫板应在热处理前焊接在器壁上。 耳式支座选用方法：（1） 计算一个支座的实际负荷 QKN式中，m0-设备总质量（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量） ，Kg;g-重力加速度;Ge-偏心载荷，K-不均匀系数，n=3 时，K =1，n 3 时，K=0.83 ; n 支
6、座数量；P-水平力，P=MAX（Pe,Pw）当容器高径比不大于 5，且总高度 H0 不大于 10m 时，Pe、Pw 可按下式计算，超出此范围的容器本标准不推荐使用耳座。Pe(水平地震力)=0.5a0m0g ao-地震系数，对 7，8，9 度地震分别取 0.23,0.45,0.9。 Pw(水平风载荷)=0.95f1q0D0H0 D0-容器外径，有保温层时取保温层外径；f1-风压高度变化系数；q0-10 米高度处的基本风压值；H0-容器总高度；h-水平力作用点至底板距离；Se-偏心距；D-螺栓分布圆直径。 （2） 按 ，选取相应的支座。（3） 校核 ，若不符合则应选取大一号的支座或增加支座数量。由
7、于支反力 Q 对容器器壁作用一外力矩 M，M=Q（l2-s1）/103；支座处的器壁内在此力矩作用下产生弯矩和弯曲应力，为了使支座处器壁内附加弯曲应力和由介质压力引起的薄膜应力之和不超过许用值，对于不同 DN，不同 的筒体，在不同内压下，均有其允许承受的最大支座外力矩值 （“由容器筒体限定的、支座的许用外力矩” ） 。因此， 值既和筒体的 DN， ，材质及所承受的内压有关，也和支座的型号有关。2 支承式支座（JB/T4724-92） 支承式支座适用于下列条件的钢制立式圆筒形容器：a.公称直径 DN8004000mm；b.圆筒长度 L 与公称直径 DN 之比 L/DN5;c.容器总高度 HO10
8、m。支承式支座多用于安装在距地坪或基础面较近的具有椭圆形或碟形封头立式容器。 支承式支座数量一般应采用三个或四个均布。支承式支座型式分类：型 式 支 座 号 适 用 公 称 直 径（mm） 结 构 特 征A 16 DN8003000 钢板焊制，带垫板B 18 DN8004000 钢管制作，带垫板支座与筒体连接处是否加垫板，应根据容器材料与支座连接处的强度或刚度决定。JB/T4724-92 特点：1.考虑了 B 型支承式对封头产生的局部应力，避免封头由于支座垂直反作用力可能引起的失效。对于 A 型支座，严格规定了垫板尺寸，以改善局部应力。2.在支座选用时，应考虑偏心载荷、风载荷或地震载荷对支座所
9、引起的附加载荷。3.提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。4 垫板结构及尺寸 A 型支座采用四角倒圆及开通气孔的矩形垫板结构，其尺寸由结构决定；B 型支座垫板直径由下式确定：1.25d3/d21.5，并应在垫板上方便的部位开设排气孔（开设排气孔目的是利于焊接或热处理时气体的排放） 。支承式支座设计计算：支座处容器圆筒内存在以下几种应力：（1）内压引起的一次总体薄膜应力 Pm；（2）支座垂直载荷引起的一次局部薄膜应力 Pl；（3）垂直载荷引起的一次弯曲应力 Pb；根据应力分析的方法，对这些应力的组合按照第三强度理论进行计算：PmPm+Pl1.5Pm+Pl+Pb1.5 对于 B 型支座，应校
10、核由容器封头限定的允许垂直载荷，即要求 QF；但对于衬里容器，要求 QF/1.5。目的为了防止过大的局部应力造成衬里层的破坏。支承式支座用于带夹套容器时，如夹套不能承受整体重量，应将支脚焊于容器的下封头上。 支承式支座选用方法：（1） 计算一个支座的实际负荷 QKN（2） 按 ，选取相应的支座。（3）对于 B 型支座，校核 ；但对于衬里容器，则要求 /1.5；对于具有矩形垫板的 A 型支座来说，由于对支反力计算尚无合理的计算方法，暂不进行这项校核计算。3腿式支座 腿式支座（JB/T4713-92）适用于安装在刚性基础，且符合下列条件的容器：a.公称直径 DN4001600mm；b.圆筒长度 L
11、 与公称直径 DN 之比 L/DN5;c.容器总高度 H15000m。不适用于通过管线直接与产生脉动载荷的机器设备刚性连接的容器，而应选用裙座等支承型式，以避免振动，如经计算，确认无问题时，可不受此限制。 耳座数量一般应采用三个或四个均布。腿式支座型式分类：型 式 支 座 号 适 用 公 称 直 径（mm） 结 构 特 征A 17 DN4001600 角钢支柱，带垫板AN 17 角钢支柱，不带垫板B 15 钢管支柱，带垫板BN 15 钢管支柱，不带垫板A、AN 型支座具有易与容器圆筒相吻合、焊接安装较为容易的优点；B、BN 型支座具有在所有方向上都具有相同截面系数，具有较高抗压失稳能力的优点。
12、标准考虑了支腿与圆筒连接处局部应力问题,故分为带垫板和不带垫板。 符合下列情况之一,应设置垫板:a 用合金制的容器壳体;b 容器壳体有热处理要求;c 与支腿连接处的圆筒有效厚度小于 JB/T4712-92 表 4 给出的最小厚度;垫板材料一般与容器壳体材料相同.腿式支座设计计算：支座连接处局部应力计算复杂,为了方便选用小于 JB/T4712-92 表 4 给出的最小厚度,标准中采用比吉拉德法,计算了圆筒的局部应力,得出不同直径,不同材料,不需要设置垫板的圆筒有效厚度的最小值.凡圆筒的有效厚度小于 JB/T4712-92 表 4 给出的最小厚度,即需要设置垫板。4 裙式支座 裙式支座适用于高大型
13、或重型立式容器的支承。 裙式支座型式裙座有圆筒形和圆锥形两种形式，通常采用圆筒型裙座。圆锥形裙座一般用于以下情况：1 塔径 D1000，且 H/D30 或 D1000，且 H/D25；2 基本风压 q0.5KN/m2 或地震烈度8 度时。圆锥形裙座的半锥角15。 裙座开孔1 排气孔裙座顶部须开设 80100 的排气孔，以排放可能聚结在裙座与封头死区的有害气体。对于有人孔的矮裙座或者顶部在封头拼接焊缝处开有缺口的可以不开设排气孔。2 排液孔裙座底部须开设 80100 的排液孔，一般孔径 50，中心高 50mm 的长圆孔。3 人孔裙座上必须开设人孔，以方便检修；人孔一般为圆形，当截面削弱受到限制或
14、为方便拆卸塔底附件（如接管等） ，可开长圆孔。4 引出管通道孔考虑到管子热膨胀，在支承筋与引出管之间应保留一定间隙。 裙座与塔体封头连接裙座直接焊接在塔底封头上，可采用对接焊缝或搭接焊缝。在没有风载荷或地震载荷时，对接焊缝承受容器重量产生的压缩载荷，搭接焊缝则承受剪切载荷。相比而言，搭接焊缝受力情况较差，在一些小塔或受力较小的情况下采用。 裙座壳体过渡段塔壳设计温度低于-20或高于 250时，裙座壳顶部分的材料应与塔下封头材料相同，裙座壳体过渡段长度取 4 倍保温层厚度，但不小于 500mm；对奥氏不锈钢塔，其裙座壳体过渡段高度不小于 300mm，材料同底封头。 裙座保护层当塔内或周围容器内有
15、易燃、易爆介质时，一旦发生火灾，裙式支座型式会因温度升高而丧失强度，故裙座应设防火层。当裙座 D1500mm 时，仅外面敷设防火层；当裙座 D1500mm时，两侧均敷设 50 mm 石棉水泥层。当塔内操作温度很高，塔体与裙座的温度差引起不均匀热膨胀，会使裙座与塔底封头连接焊缝受力情况恶化，此时须对裙座加以保温。5 鞍式支座支座的数目 水平置于支座上的圆筒形容器，共受力状态和梁相似。从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当
16、支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分市。因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，结容器的运行安全带来不利的影响。关于支座的承重 支座设计时必须考虑它可能承受的最大荷重。因此，对用于盛装气体或密度比水小的液体的卧式容器支座，由于进行水压试验的需要，应按支承装满水的容器来设计。关于支座型式的选择 在一般情况飞建议采用鞍式支座支承卧式容器。对于大直径薄壁容器、真空下操作的容器或需要两个以上支承的容器， 一般选用圈座。支腿只适用于轴向弯曲应力
17、比由工作压力所引起的轴向应力小的小型容器，而且其支座处由于反作用力所引起的局部应力，应在容许的范围以内。 鞍式支座（JB/T4712-92）适用范围：适用于双支点支承的钢制卧式容器的鞍式支座。 鞍式支座型式特征:按鞍座实际承载的大小分为轻型(A) 、重型(B)两种.a 轻型鞍座 120o 包角,DN10004000;b 重型鞍座按包角、制作方式及附带垫板情况分五种型号:BI-包角 120o、焊接制作、带垫板,DN1594000;BII-包角 150o、焊接制作、带垫板, DN15004000;BIII-包角 120o、焊接制作、不带垫板, DN159900;BIV-包角 120o、弯制、带垫板
18、, DN159900;BV-包角 120o、弯制、不带垫板, DN159900;鞍座分固定式(F)和滑动式(S)两种安装形式。 鞍式支座型式选择：1 重型鞍座可满足卧式换热器，介质比重较大或 L/D 较大卧式容器的要求；轻型鞍座则满足一般卧式容器的使用要求。但容器直径小于 1 米鞍座未设轻型结构，原因容器直径太小其重量差别不大。2 当容器直径小于 1 米时，分带垫板和不带垫板两种。当容器直径小时，有些容器的壁厚裕量较大，可不带垫板；但有些容器壁厚裕量较小或筒体材质与鞍座材质差别较大或容器需热处理等，此时须加垫板；当容器直径大时，一般壁厚裕量较小，需加设垫板，以改善支座处受力状况。3 容器因温度
19、变化，固定侧应采用固定鞍座；滑动侧采用滑动鞍座。固定鞍座一般设在接管较多的一侧。采用三个鞍座时，中间鞍座宜选固定鞍座，两侧鞍座可选滑动鞍座。 提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。若容器壳体有热处理要求时，鞍座垫板应在热处理前焊接在器壁上。 鞍式支座结构尺寸：1 鞍座包角 增加鞍座包角可以降低鞍座边角处产生的较高应力值。增加 =150o 系列，对于大直径薄壁容器，若使用 120o 包角鞍座，会在鞍座边角处产生的较高应力值，故增加 =150o 系列。2 鞍座筋板上设置了两个螺栓孔接地之用。3.垫板结构。为改善容器的受力情况，JB/T4712-92 将垫板四角倒圆；并在垫板中心开一通气孔，以
20、利于焊接或热处理时气体的排放；为使垫板按实际需要设置或与容器等厚，标准中垫板厚度允许改变。 垫板选用：DN900mm 容器，鞍座分为带垫板和不带垫板两种，符合下列情况之一,必须设置垫板:a 容器圆筒有效厚度小于或等于 3mm 时；b 容器圆筒鞍座处的周向应力大于规定值时；c 容器圆筒壳体有热处理要求;d 容器圆筒与鞍座间温差大于 200时;e 当容器圆筒材料与鞍座材料不具有相同或相近化学成分和性能指标时； 鞍座设计条件如下：设计温度：200；地震设防烈度：8 度（II 类场地） ； 安装位置鞍座应尽可能靠近封头，即 A 应小于或等于 D0/4 且不宜大于 0.2L。当需要时，A 最大不得大于
21、0.25L。 基础垫板当容器基础是钢筋混凝土时，滑动鞍座底板下面必须安装基础垫板。基础垫板必须保持平整光滑。 滑动鞍座螺栓孔长度 L当容器操作壁温与安装环境温度有较大差异时，滑动鞍座螺栓孔长度 L 根据容器圆筒金属温度和鞍座间距按附录 A 确定。 鞍座设计计算：1 鞍座受力分析：a 垂直静载荷 垂直静载荷由容器自重和其内部介质重量引起，产生压应力；b 静载荷在弧形承压面上所产生的水平推力，产生水平拉应力；c 由于容器膨胀或收缩，在底板上产生的摩擦力，在鞍座底部横断面上产生弯曲应力；d 风载荷；由于鞍座一般较低，实际计算表明在鞍座上产生的弯曲应力是很低的，可忽略不计。e 地震载荷。在鞍座底部横断
22、面上产生弯曲应力；2 在计算鞍座的允许载荷时，不但要考虑荷载所产生的水平拉应力，还要考虑垂直静荷载产生的压应力以及摩擦力、地震力等作用弯矩产生的弯曲应力。在 JB/T4712-92 中，除了按水平拉应力确定鞍座腹板厚度外，还按垂直静荷载以及摩擦力作用弯矩组合载荷计算鞍座的允许载荷。鞍座允许载荷Q计算中未考虑地震工况，因为标准中考虑地震设防烈度 8 度，地震系数 K=0.135，小于摩擦力工况中钢对钢摩擦系数 f=0.3。故摩擦力工况是最危险的组合工况。6 圈座在下列情况下可采用圈座：因自身重量而可能造成严重挠曲的薄壁容器；多于两个支承的长容器。除常温常压下操作的容器外，若采用圈座时则至少应有一
23、个圈座是滑动支承的。7 球形容器支座由于球形容器都设置在室外，会受到各种自然环境(如风载荷、地震载荷及环境温度变化）的影响，而且球形容器的重量较大，外形又呈圆球状，因而支座的结构具有多种球形容器的支座结构。但总括起来可分为柱式支承和裙式支承两大类。其中柱式支承又可分为赤道正切柱式支承、V 型柱式支承和三柱会一型柱式文承等三种主要类型。裙式支座则包括圆筒形裙式文座、锥形支承、钢筋混凝土连续基础支承、半埋式支承、锥底支承等多种。在上述各种结构型式的球形容器支座中，以赤道正切柱式支承用得最为普遍。 赤道正切柱式支承这种支承的结构特点是由多根圆柱状的支柱，在球壳的赤道带部位等距离分布，支柱上端加工成与
24、球壳相切或近似相切的形状与球壳焊在一起。为保证球壳的稳定性，必要时在支柱之间加设连接拉杆。这种支座的优点是受力均匀，弹性好，安装方便，施工简单，易于调整，现场操作和检修也较方便。它的主要不足是重心高，稳定性较差。 赤道正切柱式支承的结构设计应注意以下三点：1 对于储存易燃、易爆及液化石油气物料的球罐，每个支柱应设置易熔塞排气口及防火隔热层；2 对需进行现场整体热处理的球形容器，因热处理时球壳受热膨胀，将引起支柱移动，因此要求支柱与基础之间应有相应的移动措施；3 当需要设置拉杆以增加赤道正切柱式支座的稳定性时，拉杆应采用可调节松紧的结构型式，两根拉杆的交叉处应为立体交叉，不得焊死，各拉杆最高点和
25、最低点的安装位置应分别在同一标高上。采用上述措施的目的，是为了保证各支柱和拉杆的受力均匀。二 法 兰法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。法兰分类主要有以下方法：1 按其被连接的部件分为管法兰和容器法兰。2 按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。a 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连接，一般用于压力很低场合。b 窄面法兰是指垫片接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周内的法兰连接。3 按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。a 整体法兰：指法兰环、颈部及圆筒三者有效地连接成一整体的法兰，共同承受法兰力矩的作用。b 松式法兰
26、：指法兰与圆筒未能有效地连接成一整体的法兰，计算中认为法兰力矩完全由法兰环本身来承担。典型松式法兰有活套法兰。c 任意式法兰：指整体性程度介于上述二者间的法兰。其圆筒与法兰环虽未形成一整体结构，但可作为一个接构元件，共同承受法兰力矩。法兰连接设计分为三部分：垫片设计、螺栓设计和法兰设计。a 垫片设计：应根据设计条件和使用介质，选定适当垫片种类、材质、并确定垫片尺寸（内径和外径） ，以此计算预紧和操作状态下压紧力。b 螺栓设计：在选用适当螺栓材料基础上，根据垫片所需压紧力分别计算螺栓面积，取大者作计算面积，实际螺栓面积应不小于计算面积。螺栓设计的关键是须确定一尽可能小螺栓中心圆直径，通过试算合适
27、螺栓规格和数量进行。c 法兰设计。垫片强制密封有两个条件：预紧密封条件和操作密封条件。法兰连接在形成预紧密封条件时，垫圈单位面积上的压紧力称为垫片的密封比压力，用 y 表示。垫片材料越硬，y 越高。法兰连接在形成操作密封条件时，垫圈单位面积上的压紧力与其内压力的比值，称为垫片系数，用 m 表示。m 随垫片硬度增大而增大。平面法兰密封面具有结构简单，加工方便，且便于进行防腐衬里等的优点，由于这种密封面和垫片的接触面积较大，如预紧不当，垫片易被挤出密封面。也不宜压紧，密封性能较差，适用于压力不高的场合，一般使用在 PN2.5MPa 的压力下。凹凸面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个凹面和一个凸面
28、。安装时易于对中，能有效地防止垫片被挤出密封面，密封效果优于平面密封。榫槽面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个榫面和一个槽面。密封面更窄。由于受槽面的阻挡，垫片不会被挤出压紧面，且少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易于对中，垫片受力均匀，密封可靠，适用于易燃、易爆和有毒介质的运用。只是由于垫片很窄，更换时较为困难。法兰强度校核时需校核下列强度条件：（GB150-1998 P97）1 轴向应力：对整体法兰（除图 9-1（c） 、 （g）外）：H1.5ft 与 2.5nt 小值。 ft是法兰材料在设计温度下的许用应力， nt 是壳体或接管材料在设计温度下的许用应力。对按整体法兰计算的任意法兰及图 9-
29、1（g）所示的整体法兰：H1.5ft 与1.5nt 小值。对图 9-1（c）所示的整体法兰：H1.5ft2 环向应力：Tft3 径向应力：Rft4 组合应力：H+T2ft 及 H+R2ft5 剪应力：在预紧和操作两种状态下的剪应分别小于或等于翻边（或圆筒）材料在常温和设计温度下许用应力的 0.8 倍。一压力容器法兰JB4701 4707-2000压力容器法兰 包括：法兰、垫片及等长双头螺柱等 8 个标准。其中法兰分三种：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰及长颈法兰。标准适用范围：公称压力 0.25MPa 至 6.40 MPa ，工作温度-70至 450的碳钢、低合金钢制压力容器法兰。标准中甲、乙型法兰
30、是以板材 16MnR，工作温度为 200时的最大允许工作压力为公称压力作基准；长颈法兰是以锻材 16Mn，工作温度为 200时的最大允许工作压力为公称压力作基准。在同一公称压力下，温度升高或降低，允许的工作压力可以相应地降低或提高；若温度不变而所选的材料不同，则允许的工作压力也不同。(1) 甲、乙型法兰的比较甲型法兰，特别是当与其相连接圆筒较薄时，由于在圆筒与法兰环焊缝上存在很高的轴向应力 H，为降低其应力，通常可采取两种处理方法：（1）增加法兰厚度。由于法兰厚度对 H 的作用并不明显，因此往往需要增加较大的法兰厚度才能使 H 的满足要求。计算表明，此法效果不明显。 （2）增加圆筒和焊缝厚度（
31、此结构类似乙型法兰设计结构）。可明显降低 H 值。乙型法兰较甲型法兰有较大强度优势，乙型法兰的使用范围比甲型法兰扩大了许多。(2)乙型法兰与长颈对焊法兰比较乙型法兰由于直接加大了圆筒及锥颈的尺寸，对降低 H 起着积极的作用，H 的最大值往往发生于锥颈的小端端面上。为有效地降低此起比控制作用的小端 H，更为直接的办法是拉开小端与大端距离，即加长锥颈的长度，使 H 在锥颈上有较大的衰减，使 H 满足许用应力要求。对于平焊法兰来说，其锥颈长度取决于焊缝高度。由于焊缝高度是有限的，这就限制了较大地降低小端 H 的可能。而锻制法兰可具有较大的锥颈，从而有效地降低其小端 H。长颈法兰较乙型法兰有较大强度优
32、势，长颈法兰的使用压力等级及尺寸范围比乙型法兰大。(3)锥颈及法兰环尺寸对法兰应力影响锥颈及法兰环尺寸对法兰三项主要应力 H（轴向应力） 、R（径向应力） 、T（环向应力）的影响关系较为复杂。增加锥颈尺寸，可以明显降低 H，T（影响较小） ，R。增加法兰环厚度，可以明显降低 R，H（影响较小） ，对 T 影响更小，且作用效果并不肯定。由此可见：法兰设计中 H 过大或过小时，应调整锥颈尺寸；法兰设计中 R 过大或过小时，应调整法兰环厚度尺寸；法兰设计中 T 过大或过小时，应调整锥颈尺寸。以上根据法兰不同应力的情况，分别调整“颈”和“环”的做法。法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许
33、用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。法兰设计时，须注意以下二点： 外压法兰与内压法兰其他设计条件相同时，外压法兰所需螺栓面积较小，法兰力矩值小，法兰厚度小。因此一般外压法兰可以按同等压力的内压法兰选用是安全的。 宽面法兰与窄面法兰宽面法兰压紧面积大，特别在操作状态下所需的螺栓载荷较大，所以所需螺栓面积较大，同等设计条件下，宽面法兰所需螺栓面积是窄面法兰的数倍；宽面法兰计算模型将法兰作为沿宽度视作一简支梁考虑，窄面法兰将法兰环作为沿圆周均布作用力矩的环板考虑，而宽面法兰受力较好，因此法兰较薄。但是由于在压力较高的场合下，螺栓太多会发生布置困难或螺栓中心圆直径太大，法兰径向尺寸
34、极不紧凑。另外宽面法兰密封效果不好。因此一般用于压力很低场合。（4）法兰类型与垫片、螺柱、螺母材料匹配垫片是整个法兰连接的基础。垫片材质和型式决定了所需配置螺柱及螺母的要求，同时也直接影响到法兰结构的型式及其所需强度尺寸。甲型平焊法兰一般采用钢板制作，由于其最大厚度有限，所以只能适用于低压情况，为此只宜配用软垫片，如石棉橡胶板，匹配螺柱螺母材料均为 Q235-A。对于乙型平焊法兰和长颈对焊法兰标准中，对 PN1MPa 的情况下，采用软垫片所需螺栓载荷较小，因此配置螺柱材料为 35 钢等；对 PN1MPa 的情况下，由于螺栓载荷逐步变成受操作压力控制。压紧垫片所需螺栓载荷相对为平衡内压轴向力所需
35、的螺栓载荷为小（尤其在大规格直径螺栓规格时） ，因此采用不同垫片时，它们螺栓载荷相差不很大，标准中允许采用相同的螺柱配置并以要求较大螺栓载荷的垫片进行考虑，螺柱材料为 40MnB 或 40Cr 等，可供匹配垫片包括石棉橡胶板、缠绕垫和包垫。对于高应力和较大直径规格的法兰，由于所需螺栓载荷很大，因此采用了高强度的螺柱材料：40MnVB 和 35 Cr MoA，以保证法兰有较紧凑的结构尺寸，受力合理，允许匹配的材料包括上述三种。(5)法兰腐蚀裕量根据标准法兰长期使用经验，可以认为本标准能适应2 mm 的腐蚀裕量。对于乙型法兰，当法兰材料对使用介质的腐蚀裕量超过 2 mm 小于 3 mm 时，应加厚
36、短节 2 mm。长颈对焊法兰的适用腐蚀裕量不大于 3 mm。（6）对法兰材料的要求乙型平焊法兰的强度是按整体法兰进行考虑的，短节材料不仅应具有良好的焊接性，而且直接影响到法兰强度，乙型法兰短节的材料及其制造、检验和验收等方面要求与对接的圆筒相同。对法兰材料进行正火或完全退火的目的是细化晶粒，改善韧性。参照 ASME VIII 和 GB150，对 15MnVR 钢板和厚度大于 50mm 的 20R、16MNR 钢板制作的法兰及长颈对焊法兰（轧制和锻制）提出了正火状态下的使用要求。法兰短节材料应与法兰材料相同。如不相同，其强度级别应不低于法兰材料，且应与法兰材料间有良好的焊接性，并在图样名细栏中注
37、明。短节长度允许加长，加长后，法兰厚度 与总高度 H 均在法兰标记中标明。法兰衬环材料由设计者决定。(7)法兰焊缝检测要求法兰的拼接焊缝须经百分之百射线或超声检测。对长颈法兰，当工作压力大于或等于 0.8 倍本标准中规定的最大允许工作压力时，法兰与圆筒的对接焊缝必须进行 100%射线或超声检测，检测方法按 JB4730。射线检测 II 级合格，超声波检测 I 级合格。当法兰所在容器图样对容器壳体的检测要求未能满足上述要求时，则该要求应在图样中标明。对甲型平焊法兰、乙型平焊法兰，法兰与圆筒或短节间的连接焊缝应进行磁粉或渗透检测，检测方法按 JB4730，I 级合格。(8)法兰颈部削薄要求乙型平焊
38、法兰的短节厚度或长颈对焊法兰的直边厚度与其相连接的圆筒厚度不等时：若圆筒厚度不大于 10 mm，且与短节或长颈直边厚度差超过 3 mm；若圆筒厚度大于 10 mm，且与短节或长颈直边厚度差大于筒体厚度 30%或超过 5 mm 时，乙型平焊法兰应按斜率 1：3、长颈对焊法兰按标准中图 1 虚线削薄，或者在对接焊缝的筒体端按标准中图 2 堆焊过渡。法兰直边段削薄问题的处理:按理论计算要求；对接圆筒厚度应与法兰直边段保持等厚，且圆筒应有足够的长度(DiS)0.5,其中 Di 一圆筒直径，S 一圆筒厚度).法兰直边厚度通常比圆筒厚度要大，因此出现不等厚的连接情况采取以下处理办法：本标准允许对法兰直边段作有限制的削薄，而后直接与圆筒对接，标准对“对接圆筒”的最小厚度作了规定与长颈法兰相连接的圆筒厚度应不小于 JB/T4703 中规定的对接筒体最小0，且筒节长度不小于（DN?0）0。5。当对接圆筒厚度小于最小对接圆筒厚度 0 时，应按 JB/T4703 中的表三要求，调整法兰总高度 H（其他尺寸不变） ，并连同法兰厚度在标记
