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分程隔板厚度影响法兰厚度？
朋友有个问题：
SW6需要输入分程隔板的厚度，当输入16mm时，法兰需要薄。当输入10mm时，法兰需要厚，相当反直觉。
为此朋友有3个疑问：
1. 为什么分程隔板厚度会影响法兰的厚度呢？
2. 隔板厚度是本体厚度还是与垫片接触处的厚度？
3. 分程隔板厚度越厚越宽，预紧力应该越大，法兰厚度也越大，为什么计算结果却相反呢？
分程隔板厚度作用的依据
在如下的文章中，分析了分程隔板对于法兰的计算的影响。
法兰的计算一般采用Waters法，它是结构轴对称，载荷轴对称，材料轴对称的计算模型。带隔板后，结构为非对称，载荷材料因为各程压力温度不同而成为非轴对称。而设计依然采用Waters法，实际上是存在不适用的情况。但是为了工程应用方便，规范采用了简便的算法。将隔板处的被隔板所压住的垫片压紧力，计入了法兰的计算。
在TEMA2007中，RCB-11.7，将隔板槽垫片的面积的压紧力计入法兰弯矩用来校核管箱法兰。（老版本的TEMA在推荐中，2007版在正文中，说明隔板垫片地位上升了。）
在ASME VIII I-2017中，对于分程隔板垫片应当考虑计入螺栓载荷， 也是相同的考虑。 Vcad，公众号：压力容器唯心不易坏了，分程隔板
在TEMA-2019中，对于隔板厚度对于法兰预紧力影响，有详细的计算。
从TEMA的截图，可以看到，分程隔板的宽度为图示的N，即削薄后和垫片接触的宽度。
在ASME VIII I-2021中，带分程隔板的法兰，必须要按照附录2计算。
GB150/GB151中虽然未规定需要计算，但是各种商业软件，比如SW6已经将分程隔板对于法兰的影响考虑了，考虑的方式就是参考TEMA和ASME VIII I的计算方法。
软件走在规范前面。
如何考虑隔板的影响
正常情况下，为了计算分程隔板的影响，只需要知道分程隔板的压紧垫片处的接触宽度，以及分程隔板长度即可（分程隔板处的垫片my值默认和密封面处垫片的my一致）。
所以给两个输入项即可，即：压紧宽度N和隔板长度r。
最开始SW6为了减少输入项，将N和r相乘，直接输入“分程隔板截面积”：
后来考虑到分程隔板的厚度，在某些特殊情况下，它的厚度可能比较厚（如环槽等）。
此时一个面积的值无法准确描述这种情况，于是增加了一个输入项，需要输入分程隔板的厚度。
比如输入16mm时，基本密封宽度bo=8mm，>6.4mm, 所以有效密封宽度b=2.53*sqrt（8）=7.16mm。由于分程隔板截面积固定为9000，所以分程隔板的长度r=9000/16=562.5mm。
两者组合br=7.16*562.5=4027.5mm2.
输入10mm时，基本密封宽度bo=5mm<=6.4mm,所以有效密封宽度b=5mm。分程隔板截面积为9000所以分程隔板的长度r=9000/10=900mm。
两者组合br=5*900=4500mm2.
可以看出，16mm的br之积小，10mm的br大，这就意味着16mm时预紧力低，导致法兰薄。10mm时预紧力高，导致法兰厚。
当然这一项也可能是设计者输入错误，因为隔板的截面积也应该是垫片接触处的宽度乘以隔板总长，隔板总长应该是个定值，而不是隔板截面积为定值。
总结
回答上面的三个问题：
1. 为什么分程隔板厚度会影响法兰的厚度呢？ 答：分程隔板处的垫片预紧力需要考虑，增大了预紧力，所以会影响法兰的厚度。
2. 隔板厚度是本体厚度还是与垫片接触处的厚度？ 答：按照TEMA图示，为接触处的宽度。
3. 分程隔板厚度越厚越宽，预紧力应该越大，法兰厚度也越大，为什么计算结果却相反呢？ 答：由于输入项的隔板截面积未调整，可能导致br的乘积是较薄的隔板更大，越薄的隔板截面可能越厚。设计者应该修改隔板厚度后，同时修改隔板截面积，避免这种反直觉的事情发生。
而最重要的是，建议SW6将输入项修改掉，不要输入分隔板槽截面积，用分程隔板的长度代替，避免误输入，以及反直觉的情况发生。
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发表于 2022-8-14 09:35:31
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