中法兰螺栓校核
截止阀设计计算说明
所以 =25637.4/（0.785× 402 ） =20.41 MPa
得知 =150 MPa，故 < 为合格
五 阀瓣强度验算 1.I-I 断面处剪应力τ<[τ] [τ] —许用剪应力查《实用阀门设计手册》表 3-5
QMZ =116337+181366.4=297703.4N
q=297703.4/17989=16.5 MPa 查《实用阀门设计手册》表 3-22 得知密封材料许用比 压[q]为 250 MPa 因 6.5<16.5<250
QMZ =297703.4N q=16.5 MPa [q]=250 MPa
所以 qMF <q<[q]为合格
FG =314000+502400 =816400N
（2）预紧状态下螺栓所受载荷 FYJ（N）
FYJ=πbDDPqYJ
式中：qYJ—垫片比压（MPa）
qYJ=31.7MPa(查表 3-32)
FYJ=π×20×270×31.7=537505.2N 3、螺栓面积计算 （1）操作状态下需要的最小螺栓截面积(mm2)
2 设计说明与计算过程
结果
式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa） 查表[б] =[б]t=137MPa
Aa= 537505.2/137=3923.4mm2
（3）设计时给定的螺栓总截面积
Ab=
ndmin2
Aa=3923.4mm2
=
×12×272=6867.2mm2
（4）比较：需要的螺栓总截面积 Am=max（Aa，Ap）
截止阀设计计算书
整体法兰强度校核计算表(设计：zxg)
0.5 H T 或0.5 H R 108.3651902
MPa
166461963.1
1.109916092 2.886363636 0.674307805 0.078973986 0.428123946
法兰合格 法兰合格 法兰合格 法兰合格
N
mm mm N·mm N·mm N·mm
N·mm
兰合格 兰合格 兰合格 兰合格
法兰外径 Do
655
法兰内径 Di
333
螺孔中心距 Db
560
FD
0 .785
D
2 i
p
c
870478.65
FG FP
592111.425
FT F FD
368413.602
M P FD LD FG LG FT LT
FG W
整体法兰强度校核表（zxgoffice)
MPa
垫片尺寸
计算压力
10
设计温度
100
法兰材料
16MnR
螺栓材料
30CrMoA
筒体材料
16MnR
垫片材料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ石棉
腐蚀裕量
螺栓许用应力 设计温度 [ ]tb
106
常温 [ ] b
108
设计温度 t
147
法兰许用应力
f
常温 f
150
[ ] 设计温度
筒体许用应力
t n
163
常温 [ ] n
163
所有尺寸均不包括腐蚀裕量
V1
h0
2 0
f
e
1
3 f
T
d1
4 3 f e 1
0.007878159 1748746.503 1.231201346 1.745798844
法兰螺栓的选择和校核
.法兰螺栓的选择和校核法兰螺栓的联接是承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接。
并且法兰螺栓孔是铰制孔，孔和螺杆多采用基孔制过度配合（H7/m6,H7/n6）。
这种联接能精确固定连接件的相对位置，并且能承受横向载荷，但孔的加工精度较高。
]4[螺栓的规格是5.127⨯M ,十个这样规格的螺栓环行均匀分布在法兰的周边（可见设计图纸）。
螺栓强度校核：根据前文十字轴式万向联轴器的传动效率可知法兰螺栓所受的轴向力 BT F e =1 6415010tan120.213 3.0410350z F F N ︒⨯=∙=⨯=⨯ e T ——联轴器的工作扭矩是50KN ·mB ——法兰螺栓中心圆直径是350mm此时螺栓收到的总拉力400.8 5.7210c z z z F F F F F =+=+=⨯N上式c F 是残余预紧力]4[，对于有密封要求的联接，c F =（1.5～1.8）z F ；对于一般联接，工作载荷稳定时，c F =（0.2～0.6）z F ；工作载荷不稳定时，c F =（0.6～1.0）z F ；对于地脚螺栓联接，c F ≥z F 。
我所设计的万向联轴器属于工作载荷不稳定，所以我取c F =0.8z F 。
（1）.拉伸强度考虑到螺栓在总拉力0F 的作用下可能需要拧紧，故将拉力增加30%以考虑扭转应力的影响。
这样危险截面的拉伸强度条件为40221.3 1.3 5.721030.58100.78517.64ca w F n d σπ⨯⨯===⨯⨯2/mm N（2）.剪切强度螺杆与壁孔的挤压强度条件为：8.20252710104.15min 01=⨯⨯⨯==L nd F p σ2/mm N螺栓杆的剪切强度条件为： 5.2427785.010104.1425201=⨯⨯⨯==d n F πτ2/mm N 鉴于拉伸强度ca σ，挤压强度p σ，剪切强度τ都超过302/mm N 所以螺栓材料可以选45或35钢都满足强度条件。
法兰泄漏校核方法的探讨
第51卷第2期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 2 2022年2月 Liaoning Chemical Industry February，2022收稿日期： 2021-05-20法兰泄漏校核方法的探讨左勇，宋悦，郝翰，孙默思（中国石油天然气管道工程有限公司， 河北 廊坊 065000）摘 要： 分析了法兰泄漏的原因与影响因素，介绍和对比了5种常用的法兰泄漏校核方法，提出了一种全面考虑管道外力、螺栓预紧力和垫片密封性能的法兰泄漏校核新方法，并给出了计算实例说明方法应用的关键点，同时通过工程实践应用证明该方法科学合理简单易用，并且在进行法兰泄漏校核的同时提出对法兰安装预紧力的要求，可用于指导法兰现场施工。
关 键 词：法兰；泄漏校核； ASME PCC -1；螺栓预紧力；垫片密封压力中图分类号：TQ055.81 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）02-0212-05在工程运行过程中，若因管道法兰泄漏导致管道内介质外泄，不仅会产生流体或能量损耗，而且会影响正常的生产。
特别是石油化工领域，管道内为易燃易爆和毒性等危险性介质，不仅会污染环境，更可能因介质泄漏引发现场爆炸，造成重大人员伤亡和巨大经济损 失[1]。
因此，为防止法兰在运行过程中出现泄漏，有必要对法兰泄漏密封原理进行分析，在工程设计阶段进行法兰泄漏校核，在工程建设阶段进行正确的预紧安装[2]，在工程运行阶段进行正确的维护保养，从而确保法兰全生命周期的安全可靠。
对于标准法兰，设计阶段主要工作是校核法兰是否存在泄漏风险，对螺栓预紧力提出要求，但目前尚未有一套行之有效的校核方法将螺栓预紧力、法兰承受外力和法兰泄漏进行关联。
本文将针对这两个问题以及3个要素进行研究，提供一种新的方法来进行法兰泄漏校核，以及计算与之匹配的法兰螺栓预紧力，供安装阶段使用。
1 法兰泄漏与密封法兰连接是一个连接系统，它是由法兰对、螺栓、螺母和垫片组成的[3]。
中、低压法兰密封计算
中、低压法兰密封计算世界各国在有关压力容器的技术规范中，密封计算都归属于法兰设计或法兰螺栓连接部分，而且都以法兰、螺栓的受力分析和计算为主要内容。
这里不重复有关法兰的计算，重点介绍垫片计算与密封性能的校核。
一、华特斯计算法目前，我国的《钢制石油化工压力容器设计规定》与英国、日本有关压力容器规范一样，基本是沿用美国《ASME》规范，法兰和密封的设计采用华斯特法。
这种方法在密封性能的计算方面强调螺栓的强度，华斯特认为：在各种情况下，只要螺栓强度足够，作用在垫片上的螺栓力不小于设计值，即能保证垫片和密封面的紧密连接。
1.在操作情况下所需的最小螺栓载荷Fm1(N)和在预紧螺栓时所需的最小螺栓载荷Fm2(N) 2.垫片计算密封宽度垫片计算密封宽度b可如下确定：当bo≤0.0064m时，b=bo，从表3-5可见，垫片的有效密封宽度bo不等于垫片与压紧面的实际接触宽度N。
此因垫圈置于螺栓孔内侧时，螺栓力使法兰产生一定程度的偏转。
内压建立后，介质压力产生的轴向力加剧偏转。
因此，压紧力并不是均匀分布在整个接触面上，二是外缘紧、内缘松，介质可能渗透到垫圈的某一宽度，而且垫片宽度愈大，这种现象愈严重，所以计算宽度b≤bo，DG的计算方法也随bo变化。
3.螺栓总截面积的计算二、西德DIN2505法西德标准DIN2505“法兰连接计算”中，垫片计算部分与我国现行规范有所不同，其步骤分为下列几个：(9)计算结束后，还需作受力图。
将升压升温过程中法兰、螺栓、垫片变形量算出并反映在一张图上，以便了解在操作情况下，是否因过度松弛，需要在预紧时采用更高的螺栓力或另选垫片。
三、系数法国内有关单位在探讨垫片密封性能设计方法时曾作过大量工作。
现将该计算方法作一简介。
四、对三种计算方法的讨论(1)《ASME规范》作为美国的国家标准，在世界上影响很大。
其垫片密封性能计算部分的核心是预紧比压y 与垫片系数m值的确定。
尽管《ASME 规范》每隔3年修订一次，但四十多年来，y、m值的变化并不大。
阀门中法兰强度校核参考手册
阀门中法兰强度校核参考手册【最新版】目录1.阀门中法兰的概述2.法兰强度校核的重要性3.法兰强度校核的方法4.实际应用中的注意事项5.结论正文一、阀门中法兰的概述法兰是阀门中的一种连接件，主要用于连接管道和设备。
它由两个法兰盘和若干螺栓组成，通过螺栓的紧固，使两个法兰盘紧密连接，从而实现管道和设备的连接。
法兰在阀门中有着举足轻重的地位，它的强度和密封性能直接影响到整个系统的运行效果和安全性能。
二、法兰强度校核的重要性法兰强度校核是确保法兰在使用过程中不会发生变形、破坏和泄漏的重要措施。
如果法兰强度不足，可能会导致法兰在紧固螺栓时产生变形，进而影响密封性能，甚至引发泄漏事故。
严重时，还可能导致法兰破裂，造成设备损坏和生产事故。
因此，对法兰强度进行校核是阀门设计和使用过程中必不可少的环节。
三、法兰强度校核的方法1.理论计算法：根据法兰的材料、尺寸和几何形状，采用材料力学的方法进行强度计算。
这种方法适用于各种类型的法兰，但需要具备一定的材料力学知识。
2.实验验证法：通过实验方法对法兰的强度进行验证。
实验时可以模拟实际工况，测试法兰在受力情况下的变形和破坏情况。
这种方法直观且可靠，但需要投入较多的时间和精力。
3.查阅标准和规范：参考国家和行业相关标准和规范，按照标准和规范的要求进行法兰强度校核。
这种方法简单易行，但需要保证所查阅的标准和规范的准确性和及时性。
四、实际应用中的注意事项1.选择合适的法兰材料：根据阀门的工作环境和介质特性，选择具有良好强度和耐腐蚀性能的法兰材料。
2.合理设计法兰尺寸：根据阀门的工况要求，合理设计法兰的尺寸，以确保法兰具有足够的强度和刚度。
3.严格控制法兰的加工质量：在法兰加工过程中，要严格控制加工精度和表面质量，以保证法兰的强度和密封性能。
4.正确安装和使用法兰：在安装和使用法兰过程中，要按照相关规定和标准进行操作，以确保法兰的强度和密封性能得到充分发挥。
五、结论阀门中法兰强度校核是保证法兰安全可靠运行的重要手段。
对GB 150《压力容器》有关内容的商榷——法兰刚度校核要求和其他
连接的牢 固程度 ， 将 各类法兰 区分为整体 （ 包括带 颈 ）
法兰和活套 （ 包括带颈 ）法兰 ，任 意法兰则向此 二者 靠， 所以并无 任意法兰 的设计方法 。对 整体带 颈法 兰 ， 看作是法 兰环 （ 取 为环板模 型 ） 、锥颈 （ 取为变厚 度 圆筒模 型 ）和 圆筒 三者 构成 的两对 不 连续 结构 ，在 应力分 析时忽 略了压力对此 三元件直 接引起 的应 力 ， 压力对元件的影响包括在螺栓力 中，见 图 １ 。
据 此 ，可 以导 得法 兰环 上 的径 向和周 向弯 曲应
录 ｓ中在校 核各 部应 力 的基础 上 ，补 充 了法 兰 刚度
的控制要求 ，至 ２ ０ ０ ７ 版 ，更将 刚度控 制要求转 移到
强制性 附录 ２ ，还 补充了与之相配套 的 Ａ Ｓ ＭＥ Ｐ Ｃ Ｃ ． １ 《 承压 范 围螺 栓法 兰连接 件 的装配指 南 》 ，２ ０ ０ ８ 年增 补 又补 充了可 免除刚度校核 的具体 操作条 件 ，以及按
图１ 法 兰 应 力 分 析 模 型
Ｆｉ ｇ． １ Ｔｈｅ Ｍ ｏｄ ｅ ｌ ｏｆ ｌａ ｆ ｎ ｇｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ
变形 ，即 防止 因法 兰 环 变形 过 大 而可 能 造 成 泄漏 ， 所 以规范 还规定 了对法 兰环径 向、周 向弯 曲应 力 乖 ｆ ｌ 锥颈 轴 向弯 曲应 力的平均 值不 超过 法 兰环材 料 的 许
规定 校核 时应 南锥 颈材料 和 与之 相连 同筒材 料二 者 许用应力 的较小者进行校核 ，即考虑钊此应 力町能
于小端 处而 为之 。如果此 应 力的最 大值 位 ｆ锥 颈小
端 ，Ｆ ｝ １ 于它离法兰环较远 ，所 以对法兰环 的旋转变形 影 响不 如此最大值位 于锥颈 大端那样直接 。 为防 止法 环 和锥颈 应 都 处 ＝ Ｆ所列 限制 条什 的满强 度状 态而 导致 法兰 环引起 过 大 的旋 转 和弯 ｎ ｛ １
法兰泄漏校核的方法及适用范围的研究
法兰泄漏校核的方法及适用范围的研究摘要：法兰泄漏校核是工程设计中比较复杂的课题，为研究不同的法兰泄漏校核方法及适用范围，本文以标准法兰的温度-压力额定值为基准，利用CAESRA II 应力分析计算软件，模拟出不同工况下各校核方法的泄漏界限，并根据各种校核方法的原理，推荐不同法兰泄漏校核方法的适用范围和场景。
关键词：法兰泄漏校核方法 Taylor forge CAESAR II1. 引言法兰连接是压力管道中最常用的可拆卸连接形式，广泛应用于压力管道中管件、阀门、设备等之间的连接，因此如何保证法兰接头的安全性十分重要。
然而由于法兰连接涉及法兰、垫片、紧固件等多个元件，涉及预紧、试验、使用等多个过程，涉及介质压力、预紧力、外力、外弯矩、温度等多种荷载，法兰的失效准则也分为应力引起的强度失效和变形引起的刚度失效准则，如何对法兰接头进行安全性评定是一个比较复杂的问题。
基于以上多种因素的考量，也就出现了多种法兰接头的安全性评定方法。
必须明确的是，变形引起的刚度失效可能更加贴近实际的失效形式，但是要考虑法兰的偏转角度、垫片的压缩量或应变量，螺栓的伸长量等，变形的计算需采用有限元分析，难度较大，对于工程设计来讲，既没有必要也不切实际。
况且由于安全系数较大，一般而言，基于强度计算出的螺栓截面积和法兰厚度是足够的。
那么，以上多种法兰泄漏校核方法，在实际的工程设计中，分别适用哪种场合，哪个方法比较精确，哪个方法又比较安全呢？本文以标准法兰的温度-压力额定值为基准，探讨各法兰校核方法的泄漏界限和适用范围。
2. 标准法兰的压力-温度额定值P R压力-温度额定值来源于ASME B16.5、 B16.47，规定了具有相近弹性模量的金属材料，即碳素钢、合金钢、不锈钢、镍基合金的钢制管法兰的压力—温度额定值。
2.1 ASME B16.5 B16.47钢制管法兰的压力-温度额定值确定原则P R=(10S/8750)xP c≤P r[1]式中：P R=法兰在相应温度下的压力额定值，barS=法兰材料许用应力值，MPaP c=法兰Class等级值P r=最大压力额定值，bar（区别于P R）2.2 标准法兰的螺栓面积的确定准则A b x7000psi≥A g xP c[1]其物理含义是：螺栓承载能力不小于内压在垫片密封面外径范围内的推力。