通過兩個具體算例對壓力容器長頸對焊法蘭進行優(yōu)化設計，分析了錐頸高度和法蘭厚度對法蘭軸向應力、徑向應 力和切向應力三項主要應力的影響。計算結果表明，當調(diào)整至法蘭厚度和錐頸高度相近時，三項主要應力值均接近滿應力 值。這樣的優(yōu)化設計使得法蘭結構緊湊，受力合理，減輕重量，可顯著降低法蘭成本。對小直徑且壓力不高的長頸對焊法 蘭，在保證法蘭錐頸段斜率<1:3的前提下，法蘭可以不帶直邊段。

    長頸對焊法蘭是壓力容器中最常用的設備法 蘭，NB/T 47023-2012標準^[7]雖然給出了公稱壓力 為0.6?6.4MPa、工作溫度-70°C~450°C的碳鋼和 低合金鋼制壓力容器長頸對焊法蘭，但法蘭、螺 柱、螺母及墊片材料需完全按標準中匹配表和修 正表執(zhí)行，受到諸多限制，而且在工程實際中很 多長頸對焊法蘭都超出了NB/T 47023-2012標準的 范圍，如不銹鋼法蘭或工作溫度超過450C的長 頸對焊法蘭等，這時都要按GB/T 150.3-2011進行 非標法蘭設計計算。筆者通過兩個具體計算實例 對S30408III長頸對焊法蘭和15CrMoIII長頸對焊 法蘭進行優(yōu)化設計，分析了錐頸高度和法蘭厚度 等對法蘭軸向應力、徑向應力和切向應力三項主 要應力的影響，給出了長頸對焊法蘭優(yōu)化設計的 建議，可供壓力容器相關設計人員參考。另外， 筆者還借鑒了一些大型設計院和工程公司的法蘭 設計方案，對小直徑且壓力不高的長頸對焊法 蘭，建議在法蘭設計時不帶直邊段，但要按GB/T 150.3-2011要求保證法蘭錐頸段斜率31:3,這樣設 計可以顯著降低法蘭成本。
    某容器法蘭材質(zhì)為S3 0408III，設計溫 度300C;設計壓力2.6MPa;對接筒體規(guī)格 為DN1000 X 14mm，選用纏繞墊：m = 3.0， y=69MPa;常溫下法蘭許用應力[〇]=137MPa，設 計溫度下法蘭許用應力[〇 ]/ =85MPa，螺柱材質(zhì)為 35CrMoA，規(guī)格M30，數(shù)量48個，不考慮腐蝕裕 量。
筆者首先參照NB/T 47023-2012標準設備 法蘭的外形尺寸進行設計計算，法蘭外徑為 中1215mm，法蘭內(nèi)徑為$ 1000mm，螺栓圓直徑 為中1155mm，法蘭有效厚度為100mm，錐頸高度 h=42mm，頸部大端有效厚度g1=36mm，頸部小端 有效厚度g0取對接筒體厚度14mm。然后進行初步 計算，軸向應力〇H=199.25MPa>1.5[叫/，綜合 應力max(0.5( 〇 _H + 〇 _R), 0.5( 〇 _H + 〇 _T)) =136.01MPa >[〇]/，法蘭強度校核不合格。此時，有部分設 計人員會盲目増加法蘭厚度，直至校核合格，這 是不可取的，盲目加厚法蘭會造成材料浪費，而 且法蘭受力也不合理。
當軸向應力過大或過小時，應采取調(diào)整錐 頸尺寸的方法來處理，可以調(diào)整錐頸厚度或錐頸 高度。軸向應力的最大值通常位于錐頸小端截面 上，從系數(shù)f可以判斷出。系數(shù)f為錐頸小端的應力。
與大端的應力之比，當f大于1時，應力最大值在錐 頸的小端，f小于等于1時，應力最大值在錐頸的大 端。本算例中，為了便于與筒體對接，錐頸小端 厚度取筒體厚度，不做調(diào)整；錐頸大端有效厚度 需按GB/T 150.3中表7-3LA最小值的規(guī)定，

錐頸高度h/ mm	軸向應力計 算值/MPa	軸向應力許 用值/MPa	徑向應力計 算值/MPa	徑向應力許 用值/MPa	切向應力計 算值/MPa	切向應力許 用值/MPa	綜合應力計 算值/MPa	綜合應力許 用值/MPa	校核結果
55	167.82	127.5	18.29	85	64.85	85	116.34	85	不合格
65	143.75	127.5	19.27	85	59.71	85	101.73	85	不合格
75	120.80	127.5	20.11	85	55.34	85	88.07	85	不合格
78	114.22	127.5	20.34	85	54.16	85	84.19	85	合格