法兰计算表
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GB150-89外压窄面整体法兰计算表
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外 压 窄面整体法 兰 计算表
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化 工部设 备设 计技 术 中心 站 技 术文 件
化 工 部 第三 设 计 院 编制
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法兰厚度计算
4200FL-10法兰的计算整体法兰计算D0法兰外径4615Db孔分布圆4500短管内径4200螺栓小径50 Pc计算压力1按石棉垫计算N垫接触宽设计温度℃25注意：当b0b0基本密封宽法兰材料Q345A小于6.4时，b有效密封宽螺栓材料35DG的公式要变y比压力腐蚀裕量mm m螺栓常温[σ]b118DG垫作用圆设计时[σ]bt106Fp法兰常温[σ]f113F设计时[σ]ft113Fp+F圆筒常温[σ]n113所有尺寸均不包括腐蚀裕量设计时[σ]nt113操作情况FDLA85FG=Fpδ1大端有效厚65FT=F-FD预紧螺栓情况FG=W18515391.75LG整体法兰形状常数δ035h0=sqrt(δ0*Di)δ1/δ0 1.857142857查表9-5T= 1.86Z=FI=0.905V1=d1=U/V1*h0*δ0^215632687.33应力计算δf法兰厚假设70轴向应力δh=Ψ=δf*e+1 1.1638697径向应力δR=β=4/3*Ψ 1.218492934切向应力δT=γ=Ψ/T0.6257363980.5*(ΔH+Δt)η=δf^3/d10.021*******.5*(ΔH+ΔR)λ=γ+η0.647677603MAX整体法兰计算表中带绿色背景的数值均应手动输入或查表输入水线直径4400Di法兰内径螺孔数量84h角焊缝高65Wa预紧压力2177612.4932.5Wa / [σ]b18454.3431314.42321913(Fp+F) / [σ]bt148970.199111Am(MAX)148970.19912Ab（实际面积）164850 4371.153562W螺栓设计载荷18515391.75 79185914998982.0215790841.114312826.5LD117.5791859.0871LG64.42321913686155.5164LT107.211609664.42321913Ma=FG*LG1192821140M01192821140 386.5876356h/h00.0776020687.53Y=14.570.485f= 1.55应力校核Δ≤1.5[δ] 158.2317232轴向应力Δh169.5107.2544964径向应力ΔR11323.0099759环向应力ΔT11390.62084956组合应力Δ113132.7431098132.7431098427030FD*LD1681757114 FG*LG51014111.49 FT*LT73563837.32 Mp=力矩和1806335063 Ma*[]ft/[]f1192821140K=D0/Di 1.080796253 U=16.01 e=FI/h00.002340996结果合格合格合格合格。
活套法兰计算表
b
对接焊缝宽度 b2(mm) 角焊缝截面面积 A1=2*2*b1*h1 角焊缝截面面积 A2=2*2*b2*h1 耳座焊接部分强度Wna=(X1*A1+X2*A2)*[σ ]= 校核结果 W1<Wna
剪切力校核:
螺栓中心距焊缝长度 L(mm) 下耳板根部的弯矩 Mx=W1*L 焊缝截面的总惯性矩 Zx=2(b1+b2)h1 /6 焊缝截面处的弯曲应力σ x=Mx/Zx= 耳座焊缝许用剪应力[τ ]=0.8[σ ]= 弯曲应力校核 σ x<[τ ] 耳板受力部分长度h(mm) 剪切受力面积 A0=2*S*h 耳座剪切应力τ c=W1/A0= 耳座焊缝剪切校核 τ c<[τ ]
2
23 36294.9 5400 6.72128 10.48 合格 12.5 250 6.31216 合格
销轴强度校核: 销轴直径 Dp(mm) 销轴截面面积 Ap=π *Dp2/4= 销轴剪应力τ p=0.5*W1/Ap=
销轴许用拉应力 σ e(kgf/mm2) 销轴许用剪应力 τ e=0.8σ e= 校核销轴剪应力 τ p<τ
2 2 2 2
预紧状态下的许用应力: 螺栓圆直径: 螺栓公称直径： 螺纹根径或最小直径： 螺栓数量： 螺栓载荷： SUSF304 13.7 13.1 6 60 400 500 408 4 1.22549 在操作条件下： H=π G2*P/400= HP=2*π *b*G*m*P/100= H+HP= Wm1=max(H+HP,Wm11)= 在预紧条件下： π *b*G*y= Wm2=max(π *b*G*y,Wm21)= 所需要的螺栓总截面面积 : Am1=Wm1/σ b= Am2=Wm2/σ 9.66495
26.18821
对接焊缝宽度 b2(mm) 角焊缝截面面积 A1=2*2*b1*h1 角焊缝截面面积 A2=2*2*b2*h1 耳座焊接部分强度Wna=(X1*A1+X2*A2)*[σ ]= 校核结果 W1<Wna
剪切力校核:
螺栓中心距焊缝长度 L(mm) 下耳板根部的弯矩 Mx=W1*L 焊缝截面的总惯性矩 Zx=2(b1+b2)h1 /6 焊缝截面处的弯曲应力σ x=Mx/Zx= 耳座焊缝许用剪应力[τ ]=0.8[σ ]= 弯曲应力校核 σ x<[τ ] 耳板受力部分长度h(mm) 剪切受力面积 A0=2*S*h 耳座剪切应力τ c=W1/A0= 耳座焊缝剪切校核 τ c<[τ ]
2
23 36294.9 5400 6.72128 10.48 合格 12.5 250 6.31216 合格
销轴强度校核: 销轴直径 Dp(mm) 销轴截面面积 Ap=π *Dp2/4= 销轴剪应力τ p=0.5*W1/Ap=
销轴许用拉应力 σ e(kgf/mm2) 销轴许用剪应力 τ e=0.8σ e= 校核销轴剪应力 τ p<τ
2 2 2 2
预紧状态下的许用应力: 螺栓圆直径: 螺栓公称直径： 螺纹根径或最小直径： 螺栓数量： 螺栓载荷： SUSF304 13.7 13.1 6 60 400 500 408 4 1.22549 在操作条件下： H=π G2*P/400= HP=2*π *b*G*m*P/100= H+HP= Wm1=max(H+HP,Wm11)= 在预紧条件下： π *b*G*y= Wm2=max(π *b*G*y,Wm21)= 所需要的螺栓总截面面积 : Am1=Wm1/σ b= Am2=Wm2/σ 9.66495
26.18821
GB150-89外压(凸面受压)带法兰无折边球面封头及其法兰计算表
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法兰计算
24 26.4 40.8 370
453.2
458
Yes
பைடு நூலகம்
36
45
Yes
无效螺纹长度
10
螺孔深度hs
55
垫片反力载荷作用位置处的直径G IF bo＞6mm mm
垫片反力载荷作用位置处的直径G
mm
预紧状态下所需的最小垫片压紧力3.14bGy 设计内压力P 总的端部静压力H=0.785G2P 操作状态下所需的最小垫片压紧力Hp=2b×3.14GmP 所需的螺栓载荷 预紧状态下需要的最小螺栓初始载荷Wm2=3.14bGy 操作状态下需要的最小螺栓初始载荷Wm1=H+Hp 常温下螺栓许用应力Sa 设计温度下螺栓许用应力Sb 预紧状态需要的螺栓总横截面积Am2 操作状态需要的螺栓总横截面积Am1 需要的螺栓面积Am 螺栓数量n 螺栓小径 螺栓实际总横截面积Ab 预紧状态螺栓设计载荷W 操作状态螺栓设计载荷W 螺栓中心圆直径C 预紧状态法兰总力矩MO
IF bo≤6.4mm IF bo＞6.4mm
垫片压紧力作用中心圆直径DG
预紧状态下需要的最小垫片压紧力Fa=3.14DGby 设计内压力Pc F=0.785DG2Pc 操作状态下所需的最小垫片压紧力Fp=6.28DGbmpc 所需的螺栓载荷 预紧状态下需要的最小螺栓初始载荷Wa=Fa 操作状态下需要的最小螺栓初始载荷Wp=F+Fp 室温下螺栓材料的许用应力［σ］b 设计温度下螺栓材料的许用应力［σ］bt 预紧状态下需要的最小螺栓面积Aa 操作状态下需要的最小螺栓面积Ap 需要的螺栓面积Am 螺栓数量n 螺栓小径 螺栓实际总横截面积Ab 预紧状态螺栓设计载荷W 操作状态螺栓设计载荷W 螺栓中心圆直径Db 预紧状态法兰总力矩MO 法兰内径Di 作用于法兰内径截面上的内压引起的轴向力FD 内压引起的总轴向力F与内径截面上的轴向力FD之差FT
GB150-89内压(凹面受压)带法兰的凸形封头及其法兰(窄面)计算表
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活套法兰计算表
对接焊缝宽度 b2(mm) 角焊缝截面面积 A1=2*2*b1*h1 角焊缝截面面积 A2=2*2*b2*h1 耳座焊接部分强度Wna=(X1*A1+X2*A2)*[σ]= 校核结果 W1<Wna
剪切力校核: 剪切力校核
螺栓中心距焊缝长度 L(mm) 下耳板根部的弯矩 Mx=W1*L 焊缝截面的总惯性矩 Zx=2(b1+b2)h1 /6 焊缝截面处的弯曲应力σx=Mx/Zx= 耳座焊缝许用剪应力[τ]=0.8[σ]= 弯曲应力校核 σx<[τ] τ 耳板受力部分长度h(mm) 剪切受力面积 A0=2*S*h 耳座剪切应力τc=W1/A0= 耳座焊缝剪切校核 τc<[τ] τ
t1 = Y * MO /(σ fb * B) =
Wg=(Am+Ab)*σa/2=
1a 法兰厚度计算 法兰厚度计算: B 0 0
垫片厚度： 垫片基本密封宽度： 垫片有效密封宽度： 垫片压紧力作用中心圆直径 垫片系数 垫片比压力 螺栓设计条件: 螺栓设计条件
T(mm) b0(mm) b(mm) G(mm) m y(kg/cm )
26.18821
24.12726
26.18821
30
0Cr18Ni9 12.35 38 20 20 360 4.383443 合格
19 283.5294 2.78285
12.35 9.88 合格
耳座焊接强度校核计算(应用于不进行热处理的场合 ： 耳座焊接强度校核计算 应用于不进行热处理的场合)： 应用于不进行热处理的场合 角焊缝焊接时的应力系数X1= 对接焊缝焊接时的应力系数X2= 母材常温许用应力[σ] 单个螺栓所承受的载荷 W1=Wg/n 下耳板长度 耳板厚度 角焊缝宽度 h1(mm) S(mm) b1(mm) 0.46 0.56 13.1 1578.04 45 10 6 2 1080 360 9149.04 合格 活节螺栓强度校核: 活节螺栓强度校核 活节螺栓材质: 活节螺栓许用应力σb(kgf/mm2) 活节螺栓头部尺寸: D0(mm) d1(mm) b(mm) 活节螺栓受力截面积Ai=(D0-d1)*b= 活节螺栓截面应力σi=W1/Ai= 校核结果 σi<σb σ
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过程设备强度设计书
内压法兰无折边球面封头的法兰 设计条件 计算压力 Pc＝ 设计温度 t= 材料 法兰 许用 应力 MPa ºC 垫片 螺栓 计算单位 中国轻工业武汉设计工程有限责任公司 垫片及螺栓计算 材料 外径 x 内径 x 厚度 直径 dB= mm N= mm b= mm y= m= 个 N N N F+Fp＝
Lr =
δf
2
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δ
2 cos β r
−l =
M r = Fr Lr =
操作情况下法兰总力矩 M P = M D + M G + M T − M r = 预紧螺栓时法兰的受力
FG = W =
N·mm 臂 mm
M a = FG LG =
力 N
力
LG = 1 / 2( Db − DG ) =
矩 N·mm mm2
MPa
Am =
[σ ]b
Wa
或
FP + F
[σ ]
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(两者中大者）＝
mm2
MPa
Ab =
W = 0.5( Am + Ab )[σ ]b =
mm2 N 况 mm mm mm
FD LD = FG LG = FT LT =
所有尺寸均不包括腐蚀裕量
FD = 0.785Di pc = FG = FP = FT = F − FD =
[σ ]tf [σ ]tf [σ ]tf
=
βM 0 = λδ 2 Di f
M 0Y − Zσ R =
MPa
=
切向应力 σ T =
δ 2 Di f
MPa
=
0.5(σ H + σ T )或0.5(σ H + σ R )
(两者中大者)＝
MPa
mm
注：表中符号及其值的取法凡未列入本节的符号说明者均按第 9 章。
（GB150）
过程设备强度设计书
整体法兰计算表 计算压力 设计温度 法兰材料 螺栓材料 腐蚀裕量 螺栓 许用 应力 设计 温度 常温 设计 温度 常温 mm
Wa = 3.14 DG y = FP = 6.28bDG mpc =
2 F = 0.785DG pC =
力 N N N N
LD = 1 / 2( D b − Di ) =
臂 mm mm mm mm
M D = FD LD = M G = FG LG = M T = FT LT =
力
矩 N·mm N·mm N·mm N·mm
LG = 1 / 2( D b − DG ) = LT = 1 / 2( LD + LG ) =
[σ ]b = [σ ]tb =
MPa MPa （º）
Am=Am1 或 Am2(取两者中较大值)＝ A b＝
W = 0.5( Am + Ab )[σ ]b =
β = arcsin
0.5Di = Ri + 0.5δ
操作情况下法兰的受力
FD = 0.785Di 2 p c = FG = FP = Fr = F − FD = Fr = FD ctgβ1 =
计算单位 MPa ºC 法 兰 面 详图 型 式垫片外径 垫片详图
中国轻工业武汉设计工程有限责任公司 当 bo≤6.4mm 时 b=bo 当 bo>6.4mm 时
b = 2.53 b0
N b0 b y
N
m N
[σ ]t b
[σ ]b
MPa MPa
N
Fp + F =
N
法兰 许用 应力
[σ ]tf [σ ] f
Am 2 = Wa
MPa
螺栓个数 n=
FP = 6.28DG bmpc =
[σ ] f
[σ ]tf
=
=
MPa MPa
2 F = 0.785DG pc =
Wa = 3.14bDG y = Am1 = (F + FP ) / [σ ]tb ＝
N mm2 mm2 mm2 N
材料 螺栓 许用 应力
mm2
[σ ]b ＝
操 N N N
作
情
LD = L A + 0.5δ 1 =
N·mm N·mm N·mm N·mm
LG = 0.5(Db − DG ) =
LT = 0.5(L A + δ1 + LG ) =
M P = FD LD + FG LG + FT LT = FG = W =
N
LG = 0.5(Db − DG ) =
e = F1 h0 =
F1＝ V 1= f=
δ f (假设)
ϕ = δ f e +1
β = 4 3δ f e + 1
r =ϕ
T
d1
许 用 值
1.5[σ ]tf 或2.5[σ ]tn
应 力 计 算 轴向应力 σ H = 径向应力 σ R =
fM 0
η=
δ3 f
λ = r +η
λδ 12 Di
=
MPa
预紧螺栓情况 mm
M a = FG LG =
N·mm N·mm
[σ ]tf M 0 = M P 或M a [σ ] f
(两者中大者） =
形
h0 = Diδ 0 = K = D0 Di =
状 常 数
h h0 =
δ1 δ 0 =
T= 查表 9-5 Z= Y= U=
2 d1 = U V1 h0δ 0 =
查图 9-3 查图 9-4 查图 9-7
Ja =
M a D + Di = [σ ] f Di D − Di
mm2 ,
JP =
[σ ]
MP
t f
D + Di = Di D − Di
法兰厚度
法兰厚度 δf 取 δfa 与 δfp 之大者，且不小于封头 名义厚度的两倍
δ fa = J a =
mm
δ fp = L + J P + L2 =
内压法兰无折边球面封头的法兰 设计条件 计算压力 Pc＝ 设计温度 t= 材料 法兰 许用 应力 MPa ºC 垫片 螺栓 计算单位 中国轻工业武汉设计工程有限责任公司 垫片及螺栓计算 材料 外径 x 内径 x 厚度 直径 dB= mm N= mm b= mm y= m= 个 N N N F+Fp＝
Lr =
δf
2
−
δ
2 cos β r
−l =
M r = Fr Lr =
操作情况下法兰总力矩 M P = M D + M G + M T − M r = 预紧螺栓时法兰的受力
FG = W =
N·mm 臂 mm
M a = FG LG =
力 N
力
LG = 1 / 2( Db − DG ) =
矩 N·mm mm2
MPa
Am =
[σ ]b
Wa
或
FP + F
[σ ]
t b
(两者中大者）＝
mm2
MPa
Ab =
W = 0.5( Am + Ab )[σ ]b =
mm2 N 况 mm mm mm
FD LD = FG LG = FT LT =
所有尺寸均不包括腐蚀裕量
FD = 0.785Di pc = FG = FP = FT = F − FD =
[σ ]tf [σ ]tf [σ ]tf
=
βM 0 = λδ 2 Di f
M 0Y − Zσ R =
MPa
=
切向应力 σ T =
δ 2 Di f
MPa
=
0.5(σ H + σ T )或0.5(σ H + σ R )
(两者中大者)＝
MPa
mm
注：表中符号及其值的取法凡未列入本节的符号说明者均按第 9 章。
（GB150）
过程设备强度设计书
整体法兰计算表 计算压力 设计温度 法兰材料 螺栓材料 腐蚀裕量 螺栓 许用 应力 设计 温度 常温 设计 温度 常温 mm
Wa = 3.14 DG y = FP = 6.28bDG mpc =
2 F = 0.785DG pC =
力 N N N N
LD = 1 / 2( D b − Di ) =
臂 mm mm mm mm
M D = FD LD = M G = FG LG = M T = FT LT =
力
矩 N·mm N·mm N·mm N·mm
LG = 1 / 2( D b − DG ) = LT = 1 / 2( LD + LG ) =
[σ ]b = [σ ]tb =
MPa MPa （º）
Am=Am1 或 Am2(取两者中较大值)＝ A b＝
W = 0.5( Am + Ab )[σ ]b =
β = arcsin
0.5Di = Ri + 0.5δ
操作情况下法兰的受力
FD = 0.785Di 2 p c = FG = FP = Fr = F − FD = Fr = FD ctgβ1 =
计算单位 MPa ºC 法 兰 面 详图 型 式垫片外径 垫片详图
中国轻工业武汉设计工程有限责任公司 当 bo≤6.4mm 时 b=bo 当 bo>6.4mm 时
b = 2.53 b0
N b0 b y
N
m N
[σ ]t b
[σ ]b
MPa MPa
N
Fp + F =
N
法兰 许用 应力
[σ ]tf [σ ] f
Am 2 = Wa
MPa
螺栓个数 n=
FP = 6.28DG bmpc =
[σ ] f
[σ ]tf
=
=
MPa MPa
2 F = 0.785DG pc =
Wa = 3.14bDG y = Am1 = (F + FP ) / [σ ]tb ＝
N mm2 mm2 mm2 N
材料 螺栓 许用 应力
mm2
[σ ]b ＝
操 N N N
作
情
LD = L A + 0.5δ 1 =
N·mm N·mm N·mm N·mm
LG = 0.5(Db − DG ) =
LT = 0.5(L A + δ1 + LG ) =
M P = FD LD + FG LG + FT LT = FG = W =
N
LG = 0.5(Db − DG ) =
e = F1 h0 =
F1＝ V 1= f=
δ f (假设)
ϕ = δ f e +1
β = 4 3δ f e + 1
r =ϕ
T
d1
许 用 值
1.5[σ ]tf 或2.5[σ ]tn
应 力 计 算 轴向应力 σ H = 径向应力 σ R =
fM 0
η=
δ3 f
λ = r +η
λδ 12 Di
=
MPa
预紧螺栓情况 mm
M a = FG LG =
N·mm N·mm
[σ ]tf M 0 = M P 或M a [σ ] f
(两者中大者） =
形
h0 = Diδ 0 = K = D0 Di =
状 常 数
h h0 =
δ1 δ 0 =
T= 查表 9-5 Z= Y= U=
2 d1 = U V1 h0δ 0 =
查图 9-3 查图 9-4 查图 9-7
Ja =
M a D + Di = [σ ] f Di D − Di
mm2 ,
JP =
[σ ]
MP
t f
D + Di = Di D − Di
法兰厚度
法兰厚度 δf 取 δfa 与 δfp 之大者，且不小于封头 名义厚度的两倍
δ fa = J a =
mm
δ fp = L + J P + L2 =