ASME法兰计算在强制性附录2中,其计算原理和方法与GB150一致,两者计算的结果也基本相同。但是两种法兰的一些设计细节有哪些不一样呢? 1.垫片宽度
GB中设备法兰一般参考NB/T47021-47023-2012中的数据,相对应的垫片一般选用NB/T 47024~47026-2012的相应规格。一般根据标准的公称直径与压力等级选用相应规格的垫片,填写标准号。
ASME没有设备法兰的标准垫片可选,一般可以参照相应的管法兰或者附录表2-4选择垫片宽度,设计垫片并出垫片图。
从表中可以看到,ASME推荐的垫片宽度较宽。在NB中的缠绕垫片最大宽度25,软垫片最大宽度30。过大的垫片宽度,会使预紧力过大,从而获得更厚的法兰,不是特别经济。实际设计时,可以采用NB的法兰和垫片尺寸去校核。
2. 自紧式垫片
GB中的表7-2常用垫片特性参数与ASME的附录2中表2-5.1基本相同,但是少了第一种垫片。
例如使用O型圈垫片,可以参考ASME的垫片取值,m,y值均为0.
3. 法兰刚度计算
GB150中仅对整体法兰需要校核法兰刚度。
除了在有成功相同工程经验或者不太苛刻的情况,可以豁免刚度计算外,其他的情况,均需要按照ASME VIII I附录表2-14对整体法兰,带颈松套法兰,任意式法兰校核法兰刚度。
关于刚度公式的来源可以参考桑老师的论文。
按照ASME对于刚度系数的定义,KI和KL均指法兰密封面的最大允许偏转角。由于松式法兰的偏转角KL=0.2°,所以一般来说按照ASME设计的松式法兰,大部分比GB计算的要厚。
国标认为松式法兰是没有必要校核刚度的。
我以前遇到的案例,大直径甲型法兰,计算通过了,但是使用过程中就是封不住。厂家打电话过来质问我们,是不是把计算搞错了。经过仔细核对,计算真没有问题。但是悄悄按照ASME核算了一下刚度,不够。当然当时连整体法兰都不用核算刚度,更不论甲型法兰。所以技术部的答复是,完全按照规范,设计没有问题。最终也不知道他们最后怎么解决的。
这个地方真可以商榷一下,不能因为松式/活套法兰刚度让法兰厚度增加了,就整体抛弃不用了吧。把刚度系数改大点来核算也行啊,不能因噎废食,讳疾忌医啊。
4. 管箱法兰计算
在计算管箱法兰时,GB151未考虑分程隔板处垫片对于预紧力的影响。
在ASME VIII I中,对于分程隔板垫片应当考虑计入螺栓载荷。
详情可以参考下面的文章:
5.WN法兰小端厚度取值
从计算理论上来说法兰的计算模型是考虑筒体与法兰小端同样厚的。若不同样厚,则法兰需要采用衰减长度h=sqrt(Bg0)的直边段。
ASME的WN法兰,小端厚度=min(法兰小端厚度,对接的筒体厚度)。
当锥段1:3削边时可不留直边段。当然为了保证焊接及拍片效果也可以留能够做坡口的直边长度。
NB/T47023允许小端厚度大于筒体厚度。
详情可以参考如下文章:
6. 螺栓间距修正系数
在ASME中,对于剧毒操作的容器或当用户或其指定代表规定时,最大螺栓间距应符合如下公式。
当相邻两螺栓间距超过2a+t时,在计算法兰应力时,应将M0乘以螺栓间距修正系数Bsc,Bsc等于间距比值开根号。
Bsc都大于1,所以当螺栓间距太大时,应该使用更大的法兰力矩Mo作为补偿。
在GB中,这一点缺失比较遗憾。比如在SW6中,设计螺栓间距超过了最大螺栓间距,程序是不做处理的。很多设计人员只看最后应力和刚度是否合格。螺栓间距超出就不管了。这样会留下泄露的隐患。
实际上很容易理解,螺栓间距过大,会影响密封的均匀性。两螺栓正中处垫片的压紧力肯定小于螺栓处的压紧力。
如果在GB设计中,遇到这种情况应当如何处理呢?
个人建议此时手动计算Bsc,然后将应力计算结果都扩大Bsc倍,如果计算通过,那么基本没有什么问题了。但是建议最好SW6主动考虑这个,方便设计合理。
7.甲乙型法兰
在GB中,经常使用NB/T47021的甲型平焊法兰。 或者乙型法兰:
ASME一般是不使用NB/T47021/47022的甲型或者乙型法兰的,主要是ASME中遍寻不着此种焊接结构。 图2-4(11)似乎和乙型法兰类似。但是要注意其中的注:
图UW-13.2的(m)(n)内容如下:
a为3倍筒体厚度,这是基本上无法做到的。对比甲型乙型法兰,焊脚高小的多。
如果一定要用平焊法兰可以采用类似的焊接结构。如附录2中图2-4(4a) 我觉得把,既然要求这么高,甲乙型还是别用了。
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