ASME法兰计算之螺栓调整-ASME法兰优化设计

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1、北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司BeijingAECsoftEngineeringSoftwareCo.,LtdASME法兰计算之螺栓调整李振武010-58815851-803lzw@aecsoft.com.cn北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司成立于1997年。我们是一家从事电力、石油、石油化工、海洋工程和其他行业（PPMO-Power、Process、Marine、Others)工程软件销售及工程技术服务的专业公司。压力容器相关软件PV——ASMEⅧ-1,2；EN-13445，PD5500VVD——EN13445,AS

2、MEⅧ-1,PD5500,TKN，TBK2PASSAT——俄罗斯GOST标准TANK——API650，API653NozzlePro——管口应力分析（基于ASMEⅧ-2）NozzleFEM——管口应力分析（支持俄罗斯标准，EN13445，ASME，JB4732）公司杂志ASME法兰计算之螺栓今天的网络研讨会内容：1.法兰及法兰失效基本原理2.法兰强度计算方法Waters法介绍3.ASMEVIII-1法兰计算步骤4.法兰计算中螺栓的作用与调整5.讨论环节法兰简介法兰是压力容器中的基本元件之一特别是在换热器中被广泛应用螺栓垫片法兰法兰结

3、构一个法兰组件由三个元件构成：1.法兰2.垫片3.螺栓法兰失效形式法兰的失效形式有两种：一是密封失效，即垫片发生泄漏；另一中是强度失效，即法兰发生大变形甚至断裂。由于密封失效往往在其强度破坏前发生，所以我们通常研究密封失效泄漏的产生那么泄漏产生的原因是什么呢？我们知道，法兰组中的螺栓用来提供压紧力当内压加载时，使垫片压紧以保证密封PFFP泄漏的产生那么泄漏产生的原因是什么呢？我们可以得到：螺栓力=内压作用力+垫片反力那么，如果：螺栓力＜内压作用力+垫片反力PPFF可能发生泄漏泄漏的产生那么泄漏产生的原因是什么呢？我们再放大看一下法兰

4、组件在内压的作用下，法兰会绕螺栓旋转，如果转角过大可能发生泄漏泄漏的产生那么泄漏产生的原因是什么呢？在一些特殊的设备中，如换热器管壳程的温度是不同的，法兰的膨胀变形也就不同，如果差别过大就有可能使垫片脱离密封面，发生泄漏泄漏的产生那么泄漏产生的原因是什么呢？对于法兰塔中的法兰，不仅受到内压的作用同时，在风载和地震的影响下，也受到弯矩和其他力的作用使法兰转动，可能产生泄漏泄漏的产生综上，我们可以看到，法兰的泄漏大致可以分为四种原因1.螺栓力＜内压作用力+垫片反力，发生泄漏；2.法兰在内压作用下，以螺栓为轴进行旋转，发生泄漏；3.两片法

5、兰的温度不同，由于膨胀差，垫片脱离，发生泄漏；4.外部的弯矩和力的作用，使法兰转动，发生泄漏法兰的计算那么，如何避免法兰泄漏?这涉及到法兰的密封性计算，包括法兰的形变和垫片密封性能的研究。然而，法兰的形变和密封性计算远较强度计算复杂，所以依据密封性的法兰计算甚为困难，为此多少年来法兰设计还是以强度计算为基础的。当然强度计算涉及法兰应力，由于应力与形变成一定的关系，所以对法兰控制一定的应力，使之保持在弹性范围内，则实际上也就对法兰的变形加以了限制。法兰强度计算1937年Waters法今天70多年法兰的强度计算方法那么，强度计算选用什么

6、方法？是国际上应用最为广泛的强度计算方法是Waters法该法自1937年提出至今已在世界范围内历经了70多年的长期广泛实践考验ASMEVIII-1标准中的法兰计算也是用的这种方法Waters法假设Waters法将法兰假设为三个部分直边段锥段法兰环直边段锥段法兰环Waters法假设Waters法将法兰假设为三个部分直边段锥段法兰环内压PFFQ1M1内压PQ1M1Q0M0Q0M0内压P法兰实际受力如下所示Waters法认为内压P的均布载荷以及内压作用在直边段和锥段的轴向力为小值，可以忽略，即为FDFDFDFDFDWaters法假设Wat

7、ers法的这种假设，对于长颈对焊法兰是合理的然而，对于平焊法兰颈部厚度即为与法兰对接的圆筒的厚度，此厚度按内压圆筒计算这使Waters法允许的法兰轴向力较大，虽不致法兰破坏但会使法兰挠度值过大，不太合理这就需要除应力控制外，额外的控制条件内压圆筒计算时，将其环向薄膜应力控制在1倍筒体材料的许用应力此时轴向薄膜应力为0.5倍许用应力，已非小量而Waters法控制法兰轴向应力小于1.5倍许用应力LEg0KLh0ASME法兰计算ASMEVIII-1补充提出了法兰刚度计算的要求ASME规定，对于整体法兰和按整体法兰设计的任意式法兰，应满足：

8、对公式进行考证可知对于刚度的控制，实质上是控制锥颈大端的偏转角≤2/3°下面，我们以整体法兰为例，来看一下ASME规范的法兰计算过程1.052.14VM02J{{{{{{{{ASME法兰计算步骤选取垫片选取螺栓计算法兰受力计算法兰