平焊法蘭
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壓力容器是石化工業中使用 最廣泛的設備，是石化T業的主 要生產工具之一。由于工藝要求 和沒備內件安裝、檢修的需要，壓 力容器常需要設置容器法蘭(如 常見的管殼式熱交換器、反應釜、 塔器、過濾器等)。壓力容器法蘭 按法蘭環的連接情況劃分為：整體 法蘭、活套法蘭和任意式法蘭。我 國最常用的JBff4701—4703標準壓 力容器法蘭共有3種類型：甲型平 焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對 焊法蘭，其中甲型、乙型平焊法蘭 都屬于任意式法蘭。
法蘭及其墊片、緊固件統稱 為法蘭接頭，法蘭接頭是工程設 計中使用極為普遍、涉及面非常 廣泛的一種零部件，也是1_程設 計及使用過程中容易出現問題的 關鍵部位。法蘭接頭設計是壓力 容器設計中的重要內容之一。筆 者在長期的設計校審丁作中發現。 在選用標準甲型法蘭和計算非標 甲型法蘭時，設計人員選用材料 不合理的現象比較嚴重，采用乙 型平焊法蘭甚至長頸對焊法蘭代 替甲犁平焊法蘭的情況也較多， 造成不必要的浪費。因此，有必要 針對常用甲型平焊法蘭(見圖1)的 選用和計算進行探討。
甲型平焊法蘭不宜使用在易燃易爆的高度極度危害介質等要求嚴格的場合，也不能適用于劇烈循環的工況。但是對于低壓維度不高的非易燃易爆的壓力容器法蘭，采用的甲型的平焊法蘭結構的比較多，因為這種法蘭結構具有加工方便、尺寸緊湊、經濟實用等特點。
由于標準甲型平焊法蘭的使用范圍與實際應用的偏離，使得標準的甲型平焊法蘭的在選用上存在一定的局限性，主要在以下幾點。
1、法蘭的材料
標準甲型的平焊法蘭材料的局限采用Q235、Q235、Q345而實際的情況是，全不行剛采靈芝的法蘭也廣泛應用于化工、輕工、食品、醫藥等行業中、材料不用的法蘭的許用應力就不用了，不能簡單的直接套用標準法蘭。
2、墊片的材料
墊片作為法蘭連接的主要元件，對密封起著重要的作用。密封效果好的壞主要取決于墊片的密封性能。影響選擇墊片的因素有很多，主要是根據介質特性，溫度和壓力來選擇墊片的結構形式，材料和尺寸。標準甲型法蘭的僅僅局限采用耐油石棉橡膠板和石棉橡膠板兩種墊片，這與實際應用相差甚遠。因石棉對人體的健康有害，近年來耐油石棉橡膠板和石棉橡膠板兩種墊片在實際應用中已經愈來愈少，取而代之的非石棉纖維橡膠板，填充改性聚四氟乙烯板和增強柔性石墨板墊片也應用廣泛。
3、螺柱的材料
標準甲型的料 標準甲型平焊法蘭采用的螺 柱材料局限采用Q235A和35(正火) 兩種。雖然采用Q235A制螺柱滿足 GBl50—1998《鋼制壓力容器》的規 定，但SH／T3074—2007《石油化工鋼 制壓力容器》標準的附錄B有關緊 固件的規定已經沒有Q235A制螺柱 的內容，要求采用至少為35(正火) 的螺柱材料；2009年7月1日實施 的HG／T20592—20635《鋼制管法蘭、 墊片、緊固件》標準規定，管法蘭 采用的低強度緊同件一螺栓材料的 性能等級至少為5．6級(不銹鋼材 質除外)，也將Q235A制螺柱排除 在外。這些標準的規定使得QZ35A 制螺柱的使用受到很大限制。 當采用標準以外的法蘭、墊 片、螺柱材料或尺寸時，就不算滿 足標準法蘭適用條件，應按非標法 蘭進行設計計算，不能直接選用。
為了說明不同的法蘭、墊片、 螺柱材料對法蘭計算厚度的影響， 本文以常用的標準甲型平焊法蘭 PNO．6 MPa系列直徑為例，采用標 準以外的法蘭、墊片、螺柱材料， 應用SW6一1998計算軟件(全國化 工設備設計技術中心站開發編制) 進行非標法蘭厚度計算，并與標 準甲型平焊法蘭進行比較。 為方便比較，法蘭結構尺寸 采用與PNO．6 MPa標準甲型平焊法 蘭一樣的尺寸，其它設計參數以 實際應用較多的t況設定(本文 不考慮法蘭承受軸向外載荷和外 力矩的作用)。
與標準法蘭厚度有差異 在采用相同的設計參數前提 下。將CB]50方法計算的法蘭厚度 與標準法蘭厚度比較，就會發現 法蘭厚度有所不同，前者計算的 法蘭厚度較厚，詳見表2、表3 (法蘭厚度大多數超標)。但GBl50 和JB廠I'4700都有明確規定，當選用 JB／T4700—4707標準法蘭時可免除 GBl50的有關計算。因此，只要滿 足JBJT4700規定的使用條件，就可 以直接采用標準法蘭，但超出標 準規定的法蘭使用范圍時，就要 按非標法蘭進行計算。
標準甲型法蘭的壓力越大可 選用的法蘭直徑越小，法蘭材料 強度越低可適用的法蘭壓力越小。 受法蘭壓力、直徑和材料的限制， 設計人員選用標準法蘭時往往會 高套壓力、高套法蘭結構。高套壓 力：本文特指選用高一檔公稱壓力 而實際工作壓力更靠近低一檔的 公稱壓力等級。例如：對于工作壓 力為0．3MPa的Q345R制甲型法蘭， 設計時一般選用o．6M Pa公稱壓力 的標準法蘭。如果采用0．6MPa公稱 壓力的標準法蘭幾何尺寸，以法 蘭計算壓力為0．3MPa進行非標法 蘭計算，法蘭厚度要比0．6MPa公稱 壓力的標準法蘭薄，可以節省材 料10％左右(經計算統計)。高套 法蘭結構：本文特指采用乙型法蘭 或長頸對焊法蘭來代替甲型法蘭。 乙型平焊法蘭帶有比較厚的短節 (t≥12)，長頸對焊法蘭對設備對 接簡體有最小厚度的要求，當設 備圓筒厚度小于標準規定的最小對接圓筒厚度時，還應按JB廠r4703 中的表3要求調整法蘭總高度，而 一般低壓容器的筒體厚度又較薄， 高套法蘭結構后，乙型法蘭的短 節和長頸對焊法蘭的塒接端部應 按規定進行削薄或堆焊過渡處理， 既增加費用又不美觀。
綜上所述，法蘭、墊片、螺 柱是構成法蘭接頭最主要的三個 零件，三者合理地選配非常重 要。設計非標法蘭或選用標準法 蘭時，設計人員應根據法蘭的壓 力、溫度、介質特性等操作條件，綜 合考慮法蘭結構尺寸及材料、密封 面型式、墊片性能和螺柱材料等法 蘭密封的影響因素，才能達到優化 設計法蘭、節省材料的目的。本文 通過設計實例對壓力容器甲型平焊 法蘭的選用和計算進行了探討，提 出了設計甲型平焊法蘭應注意的問 題，為設計人員正確選用標準甲型 法蘭和設計非標甲型法蘭提供了參 考經驗。
