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高压设备
某涉外项目的一台高压设备，设计压力11Mpa，水压试验压力15MPa。
这台设备采用的是整体锻件补强。
老外身躯庞大，一般人孔都为DN600，人孔初步设计如下：
老板略一沉吟，这个项目盈利堪忧，所以要求设计一定要优化再优化，裕量尽可能小。
老板对设计略懂，看过设计图后，对设计人员说：
“你看这些管口法兰，怎么一个个都这么厚，这么大，难道不能优化？”
设计人员甩锅业主，回答：
“法兰是业主定的要这种，况且法兰都要和管道相连，不好优化啊。补强的面积也不多，已经很省了。”
老板把目光移到人孔：
“人孔只要能进去就行了，不需要和配管连，你看这人孔DN600，都2吨多了，你们就不能优化优化吗？”
原先老板为了降低夹套内筒厚度，让研究弯头和管子的焊缝能不能当加强圈。今日这么重的人孔，自然要好好优化。
人孔优化
老板眼神犀利，设计一时不知如何回答。
拒绝吧，老板怀疑你的专业水平，敬业精神，以及关系到自己在领导心中的形象。
同意吧，暂时还没想到办法，
支吾道：试试吧。
老板都盯着了，那么就好好研究可行性吧，设计和校审一商议，计上心来。
用凸缘法兰！
凸缘形状规则，材料利用率高，加工容易，造价便宜。对比上图的常规结构，去除的材料少，需要的高度短，价格上相差一倍以上。
经过计算，采用了凸缘整体补强。
凸缘的计算和补强都保守计，SA-266 2的法兰，毛重能比原来的方案节省1吨多。
当然由于设备压力大，螺栓材料为SA-193 B7，需要M90的螺栓。
她那时还太年轻，不知道所有命运赠送的礼物，早已在暗中标好了价格。 ------茨威格
水压之后
制造图经过设计，校核，审核，AI，工程公司，业主层层审批，终于下发制造。
时间永是流逝，一切按部就班进行。
直到有一天，车间传来消息，“赶紧下来看看吧，出事了”。
设计忧心忡忡的到了车间，图纸和实物对应了起来，原来凸缘人孔长这样。
设备的人孔周围已经围了一圈人，工人解释道，水压后，M90的螺栓怎么都拧不下来。
只见螺栓紧紧的与凸缘孔咬合，螺栓也稍微带点弯曲。
老板和老法师都过来了，商议怎么办。
各种工具都用了，M90的螺栓纹丝不动，真非人力之所及也。
班组长说：只有使用终极武器了，行车！
行车带动扳手强行拧螺栓，60吨的设备都带动起来，还是拧出不来。
继续加码，突然，嘣的一声，螺栓断了，半截留在了凸缘的螺纹里。
我那时还太年轻，不知道自以为的优化，早已在暗中埋好了地雷。 ------设计
原因分析
经过分析，原因大致为如下几条：
1. 设备压力太大，设备的螺栓直径太大，水压过后，螺栓与凸缘的内螺纹紧密挤压咬合，产生非常大的塑性变形，导致螺栓和凸缘难以分离。
2. 对于常规的螺栓螺母的配合，一般是要求螺栓螺纹硬度比螺母硬度高一个级别。原因是螺母比螺栓要便宜，万一损坏了，螺栓能够复用，更换螺母就行了。而凸缘法兰恰好相反，一般是要求凸缘复用，螺栓应该是可以更换的。 螺栓的材料为SA193 B7，其硬度为最大为321HBW。凸缘的材料为SA-266 Gr.2,其硬度为137~197HBW。
螺栓的硬度远远大于对应的凸缘螺纹的硬度，两者咬合时，往往是凸缘的螺纹变形更大，更容易损坏。
3. 高压试验时，法兰盖也会由少许偏转，且筒体上的凸缘受力比封头中心的凸缘要更不对称，螺栓的变形也更大，这也有不小的影响。
4. 采用凸缘结构不是一个好结构，即使水压可以通过，到现场后，经过长时间的运行，螺栓锈蚀到凸缘螺纹孔里，也是非常难以解决的。如果说法兰最坏的结果是通过切除螺栓来打开，而凸缘法兰则是根本取不出螺栓，检修一次，凸缘法兰报废。在车间发现这个问题，也好过在现场出现这个问题。
设计终于明白：
为什么高压时，很少看见凸缘人孔？！
本来是为了节省材料，除了浪费人力和时间，其余结果如下：
加工焊接一个凸缘 拆除一个凸缘 更换成最初的人孔，重新焊接 多做一次人孔探伤 多做一次水压 更换人孔的垫片和螺栓 深深的自责和自我怀疑......
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发表于 2026-3-12 19:37:15
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发表于 2021-1-28 13:55:31
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