压力容器设计法兰设计选型计算

法兰计算（整体法兰）(GB150.3-2011),,,,,,,,,,,共3页第1页,,,,,,,,系数计算,,,

计算基本数据,,,,,,,,,计算简图,,,,,,,,,,A,0.625,h/h0,0.078192905

法兰型式,,,任意式法兰（按整体法兰计算）,,,,,,,,,,,,,,,,C,0.001632872,C34,-7787.249678

计算压力,,,（内压）,,Pc,1,,MPa,,,,,,,,任意式法兰（按整体法兰计算）,压力类型,,C1,0.385416667,C35,19.58133369

设计温度,,,,,t,60,,℃,,,,,,,,带颈整体法兰,（内压）,,C2,0.150669643,C36,3.6877002

法兰材料,,,,,,20Ⅱ,,,,,,,,,,带颈松式法兰,（外压）,,C3,0.006498016,C37,-6.319085353

法兰材料常温弹性模量,,,,,E,201000,,MPa,,,,,,,,平焊整体法兰,,,C4,1760.739722,E1,-12.39158366

"法兰

许用应力",,室温下许用应力,,,[σ]f,185,,MPa,,,,,,,,螺栓螺距数据:,,,C5,-2627.881144,E2,-0.087795462

,,设计温度许用应力,,,[σ]ft,117.5,,MPa,,,,,,,,公称直径,粗牙螺距,,C6,612.4284761,E3,0.064185355

法兰内径,,,,,Di,2300,,mm,,,,,,,,6,1,,C7,14337.84513,E4,13.15577438

螺栓材料,,,,,,15CrMo,,,,,,,,,,8,1.25,,C8,1823.201954,E5,-7.514417309

腐蚀裕量,,,,,C2,1,,mm,,,,,,,,10,1.5,,C9,1586.161364,E6,-372.2936279

螺栓分布圆直径,,,,,Db,2424,,mm,,,,,,,,12,1.75,,C10,-2062.443527,,

"螺栓

许用应力",,室温下许用应力,,,[σ]b,228,,MPa,,,,,,,,14,2,,C11,780.2531033,,

,,设计温度许用应力,,,[σ]bt,217,,MPa,,,,,,,,16,2,,C12,450.0743077,,

"垫片

特性参数",,垫片系数,,,m,1,,,垫片简图,,,,,,,18,2.5,,C13,127.115602,,

,,比压力,,,y,1.4,,MPa,,,,,,,,20,2.5,,C14,-156.162514,,

,,垫片接触宽度,,,N,11.7,,mm,,,,,,,,22,2.5,,C15,70.24163956,,

,,垫片基本密封宽度,,,b0,1.5,,mm,,,,,,,,24,3,,C16,1205973.196,,

,,垫片内径,,,di,2324,,mm,,,,,,,,27,3,,C17,4568.378764,,

,,垫片外径,,,do,2348,,mm,图6,,,,,,,30,3.5,,C18,-6818.255013,,

"垫

片

计

算",垫片有效密封宽度,,,,b,,,,,,1.50,,,mm,,33,3.5,,C19,1588.987534,,

,垫片压紧力作用中心圆直径,,,,DG,按GB150规定,,,,,2324.00,,,mm,,36,4,,C20,0.072374559,,

,"垫片

压紧力",预压状态下最小压紧力Fa,,,,Fa=πDGby,,,,,1.533E+04,,,N,,39,4,,C21,-0.083716376,,

,,操作状态下最小压紧力Fp,,,,Fp=2πDGbmPc,,,,,2.190E+04,,,N,,42,4.5,,C22,0.04288196,,

"螺

栓

计

算",预紧状态下需的最小螺栓载荷Wa,,,,,Wa=Fa,,,,,1.533E+04,,,N,,45,4.5,,C23,-0.076705631,,

,内压引起的总轴向力,,,,F,,,,,,4.240E+06,,,N,,48,5,,C24,0.090594987,,

,操作状态下需的最小螺栓载荷Wp,,,,,Wp=F+Fp,,,,,4.262E+06,,,N,,52,5,,C25,-0.04058463,,

,预紧状态下需的最小螺栓面积Aa,,,,,Aa=Wa/[σ]b,,,,,67.25,,,mm2,,56,5.5,,C26,-0.142142192,,

,操作状态下需的最小螺栓面积Ap,,,,,Ap=Wp/[σ]bt,,,,,1.964E+04,,,mm2,,60,5.5,,C27,-5218.082429,,

,需要的螺栓面积,,,,Am,Am取Aa和Ap中的大值,,,,,1.964E+04,,,mm2,,64,6,,C28,-1814.890157,,

,螺栓公称直径,,,dB,30,,mm,螺栓螺距,,,P,3.50,,mm,,,,,C29,-0.020204403,,

,螺栓数量,,,n,68,,,螺栓小径,,,dB1,26.21,,mm,,,,,C30,-0.002871898,,

,实际螺栓面积,,,,Ab,Ab=nπ(dB1/2)2,,,,,3.669E+04,,,mm2,,,,,C31,14.05741834,,

,预紧状态下螺栓设计载荷,,,,W0,W0=(Am+Ab)[σ]b/2,,,,,6.422E+06,,,N,,,,,C32,5.063410298,,

,操作状态下螺栓设计载荷,,,,W1,W1=Wp,,,,,4.262E+06,,,N,,,,,C33,-21.32411924,,

法兰计算（整体法兰）(GB150.3-2011),,,,,,,,,,,共3页第2页,,,,,LA、Le、L的最小值,,,,,,

"法

兰

计

算",法兰最小径向尺寸,,,LA,35,,mm,查表7-3,,,,,,,,"螺栓直径

dB",LA,,Le,L,,

,,,,Le,30,,mm,查表7-3,,,,,,,,,A,B,,,,

,最小螺栓间距,,,L,70,,mm,查表7-3,,,,,,,,12,20,16,16,32,,

,法兰外径,,,Do,2480,,mm,Do不符合要求，应该大于或等于2482mm,,,,,,,,16,24,20,18,38,,

,螺孔分布中心到颈肩距离LA,,,,36,,mm,符合要求,,,,,,,,20,30,24,20,46,,

,法兰颈肩部厚度,,,δ1,26,,mm,法兰颈部厚度,,,δ0,16,,mm,,22,32,26,24,52,,

,参数LD、LG、LT计算,,,,LD=LA+0.5δ1或LD=LA+δ1,,,,,,49.00,,,mm,,24,34,27,26,56,,

,,,,,LG=(Db-DG)/2,,,,,,50.00,,,mm,,27,38,30,28,62,,

,,,,,LT=(LA+LG+δ1)/2或LT=(LD+LG)/2,,,,,,56.00,,,mm,,30,44,35,30,70,,

,预紧状态的法兰力矩,,,,Ma,Ma=(Am+Ab)[σ]bLG/2,,,,,3.211E+08,,,N·mm,,36,48,38,36,80,,

,法兰内径截面内压引起的轴向力FD,,,,,FD=0.785Di2Pc,,,,,4.153E+06,,,N,,42,56,,42,90,,

,总轴向力F内径截面轴向力之差FT,,,,,FT=F-FD,,,,,8.712E+04,,,N,,48,60,,48,102,,

,操作状态的法兰力矩,,,,Mp,Mp=FDLD+FTLT+FGLG,,,,,2.095E+08,,,N·mm,,56,70,,55,116,,

,法兰设计力矩,,,,M0,"M0=max(Ma[σ]ft/[σ]f,Mp)",,,,,2.095E+08,,,N·mm,,,,,,,,

,法兰颈高度,,,h,15,,mm,应力校正系数,,,f,2.27,,,,,,,,,,

,法兰外、内直径比,,,K,1.08,,,法兰计算直径,,,Di1,2300.00,,mm,,,,,,,,

,与K相关系数,,,T,1.88,,,与K相关系数,,,Y,25.63,,,,,,,,,,

,与K相关系数,,,U,28.16,,,与K相关系数,,,Z,13.30,,,,,,,,,,

,法兰系数,,,FI,0.91,,,法兰系数,,,VI,0.48,,,,,,,,,,

,法兰有效厚度(假设)δf,,,,150,,mm,法兰参数,,,h0,191.83,,mm,,,,,,,,

,法兰参数,,,e,4.72E-03,,mm-1,法兰参数,,,d1,2.88E+06,,mm3,,,,,,,,

,法兰系数,,,λ,2.08,,,连接筒体材料,,,,Q245R,,,,,,,,,,

,筒体常温许用应力,,,[σ]n,245,,MPa,设计温度下许用应力,,,[σ]nt,117.5,,MPa,,,,,,,,

,法兰轴向应力,,,,σH,σH=fM0/(λδ12Di1),,,,,147.24,,,MPa,,,,,,,,

,法兰径向应力,,,,σR,σR=(1.33δfe+1)M0/(λδf2Di1),,,,,3.79,,,MPa,,,,,,,,

,法兰环向应力,,,,σT,σT=YM0/(δf2Di1)-ZσR,,,,,53.39,,,MPa,,,,,,,,

,剪切面计算直径（法兰所镶嵌的筒体外径）,,,,,,,,,Dτ,2332,,,mm,,,,,,,,

,剪切面计算高度（法兰颈部与筒体焊接的角焊缝高度）,,,,,,,,,ι,15,,,mm,,,,,,,,

,剪切面积,,,,Aτ,Aτ=πDτι,,,,,1.099E+05,,,mm2,,,,,,,,

,预紧状态下的剪切力,,,,τ0,τ0=W0/Aτ,,,,,58.44,,,MPa,,,,,,,,

,操作状态下的剪切力,,,,τ1,τ1=W1/Aτ,,,,,38.78,,,MPa,,,,,,,,

"校

核",校核轴向应力,,,,σH',"σH=min（1.5[σ]ft,2.5[σ]nt)",,,,,176.25,,,MPa,,,,,,,,

,,,,,,或σH=1.5[σ]ft,,,,,不需计算,,,MPa,,,,,,,,

,组合应力,,,,σHR,σHR=（σH+σR）/2,,,,,75.51,,,MPa,,,,,,,,

,组合应力,,,,σHT,σHT=（σH+σT）/2,,,,,100.32,,,MPa,,,,,,,,

法兰计算（整体法兰）(GB150.3-2011),,,,,,,,,,,共3页第3页,,,,,,,,,,,

"校

核","应

力

校

核",,σH,≤,σH'=,,176.25,,,MPa,合格,,,,,,,,,,,

,,,σR,≤,,,117.5,,,MPa,合格,,,,,,,,,,,

,,,στ,≤,,,117.5,,,MPa,合格,,,,,,,,,,,

,,,σHR,≤,,,117.5,,,MPa,合格,,,,,,,,,,,

,,,σHT,≤,,,117.5,,,MPa,合格,,,,,,,,,,,

,,,τ0,≤,,,196,,,MPa,合格,,,,,,,,,,,

,,,τ1,≤,,,94,,,MPa,合格,,,,,,,,,,,

"刚

度

校

核",法兰材料设计温度弹性模量E',,,,,199000,,MPa,法兰刚度系数,,,K1,0.3,,,,,,,,,

,预紧状态法兰刚度指数,,,,J,,,,,,8.6018E-01,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,刚度校核,,,,,J≤1,,,,,合格,,,,,,,,,,,

法兰螺栓尺寸检验,两相邻螺栓间距,,,,,L'=Dbsin[π·360/(180·2n)],,,,,111.95,,,mm,,,,,,,,

,螺栓最大间距,,,,,Lmax=2dB+6δf/(m+0.5),,,,,660.00,,,mm,,,,,,,,

,检验尺寸,,,≥,,70,,mm,合格,,,,,,,,,,,,,

,,,,≤,,660,,mm,合格,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

法兰计算（活套法兰）（GB150.3-2011）,,,,,,,,,,,共2页第1页,,,,,,,,,,,

设计条件,,,,,,,,,计算简图,,,,,,,,,,,,,

法兰型式,,,任意式法兰（按活套法兰计算）,,,,,,法兰计算图,,,,,,,,,,,,,

设计压力Pc,,,（内压）,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

设计温度t,,,,,,,,℃,,,,,,,,,,,,,,

腐蚀裕量C2,,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

"法

兰",法兰材料,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,室温下许用应力[σ]f,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,设计温度下许用应力,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,法兰内径Di,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

"螺

栓",螺栓材料,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,室温下许用应力[σ]b,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,设计温度下许用应力,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,螺栓分布圆直径Db,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

,螺栓公称直径dB,,,,20,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

,螺栓数量n,,,,1,,,,,,,,,,,,,,,,,

"垫

片

特

性

参

数",垫片系数m,,,,,,,,垫片计算图,,,,,,,,,,,,,

,比压力y,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,垫片接触宽度N,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

,垫片基本密封宽度b0,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

,垫片内径di,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

,垫片外径do,,,,,,,mm,图1a,,,,,,,,,,,,,

"垫

片

计

算",垫片有效密封宽度b,,,,,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

,垫片压紧力作用中心圆直径DG,,,,（活套法兰按GB150.3-2011规定）,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

,,,,,其它型式法兰,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

,预紧状态下最小压紧力Fa,,,,,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,操作状态下最小压紧力Fp,,,,,,,,,,,,,N,,,,,,,,

"螺

栓",螺栓螺距P,,,2.5,,,mm,螺栓小径dB1,,,17.29,,,mm,,,,,,,,

,实际螺栓面积Ab,,,,Ab=nπdB12/4=,,,,,,2.35E+02,,,mm2,,,,,,,,

法兰计算（活套法兰）（GB150.3-2011）,,,,,,,,,,,共2页第2页,,,,,,,,,,,

"螺

栓

计

算",预紧状态所需最小螺栓载荷Wa,,,,Wa=Fa=,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,内压引起的总轴向力F,,,,,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,操作状态所需最小螺栓载荷Wp,,,,Wp=F+Fp=,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,预紧状态所需最小螺栓面积Aa,,,,Aa=Wa/[σ]b=,,,,,,,,,mm2,,,,,,,,

,操作状态所需最小螺栓面积Ap,,,,,,,,,,,,,mm2,,,,,,,,

,需要的螺栓面积Am,,,,Am取Aa和Ap中的大值,,,,,,0.00E+00,,,mm2,,,,,,,,

,预紧状态下螺栓设计载荷W0,,,,W0=(Am+Ab)[σ]b/2=,,,,,,0.00E+00,,,N,,,,,,,,

,操作状态下螺栓设计载荷W1,,,,W1=Wp=,,,,,,,,,N,,,,,,,,

"法

兰

计

算",法兰最小径向尺寸,,,,LA=,,24,,,mm,查GB150.3-2011表7-3,,,,,,,,,,,

,,,,,Le=,,20,,,mm,查GB150.3-2011表7-3,,,,,,,,,,,

,法兰最小螺栓间距,,,,,,46,,,mm,查GB150.3-2011表7-3,,,,,,,,,,,

,法兰颈根部厚度δ1,,,,δ1=,,,,,mm,任意式法兰为与筒体焊接焊角宽度,,,,,,,,,,,

,法兰外径,,,,Do=,,,,,mm,应大于或等于88mm,,,,,,,,,,,

,参数LD、LG、LT计算,,,,LD=(Db-Di)/2=,,,,,,0,,,mm,,,,,,,,

,,,,,LG=(Db-DG)/2=,,,,,,0,,,mm,,,,,,,,

,,,,,LT=(LD+LG)/2或(Db-DG)/2=,,,,,,0,,,mm,,,,,,,,

,预紧状态下法兰力矩Ma,,,,Ma=(Am+Ab)[σ]bLG/2=,,,,,,0,,,N·mm,,,,,,,,

,内径截面上内压引起轴向力FD,,,,FD=0.785Di2Pc=,,,,,,0,,,N,,,,,,,,

,总轴向力F与轴向力FD之差FT,,,,FT=F-FD=,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,操作状态下法兰力矩Mp,,,,Mp=FDLD+FTLT+FGLG=,,,,,,,,,N·mm,,,,,,,,

,法兰设计力矩M0,,,,,,,,,,,,,N·mm,,,,,,,,

,法兰形状系数K,,,,K=Do/Di=,,,,,,,,,,,,,,,,,

,法兰与K相关系数Y,,,,Y=[(0.66845+5.71690K2logK/(K2-1)]/(K-1)=,,,,,,,,,,,,,,,,,

,法兰计算厚度δf,,,,,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

"法

兰

应

力

计

算",剪切面计算直径（任意式法兰为所镶嵌筒体外径）Dτ,,,,,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

,剪切面计算高度（任意式法兰为与筒体焊接的角焊缝高度，松式法兰为卷边厚度）ι,,,,,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

,剪切面积Aτ,,,,Aτ=πDτι=,,,,,,,,,mm2,,,,,,,,

,法兰环向应力σT,,,,σT=YMo/(δf2Di)=,,,,,,,,,MPa,,,,,,,,

,预紧状态下的剪切力τ0,,,,τ0=W0/Aτ=,,,,,,,,,MPa,,,,,,,,

,预紧状态下的剪切力τ1,,,,τ1=W1/Aτ=,,,,,,,,,MPa,,,,,,,,

,应力校核,,,,σT,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,

,,,,,τ0,,0.8[σ]f=,,,,MPa,,,,,,,,,,,

,,,,,τ1,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,

法兰计算（宽面法兰）（GB150.3-2011）,,,,,,,,,,,共2页第1页,,,,,,,,,,,

设计条件,,,,,,,,,计算简图,,,,,,,,,,,,,

法兰型式,,,,,带颈法兰,,,,,,,,,,,,,,,,,

设计压力Pc,,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

设计温度t,,,,,,,,℃,,,,,,,,,,,,,,

腐蚀裕量C2,,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

"法

兰",法兰材料,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,室温下许用应力[σ]f,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,设计温度下许用应力,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,法兰内径Di,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

"螺

栓",螺栓材料,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,室温下许用应力[σ]b,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,设计温度下许用应力,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,螺栓分布圆直径Db,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

,螺栓公称直径dB,,,,20,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

,螺栓数量n,,,,1,,,,,,,,,,,,,,,,,

,螺栓孔直径db,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

"垫

片

参

数",垫片系数m,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,比压力y,,,,,,,MPa,,,,,,,,,,,,,,

,垫片外径D,,,,,,,mm,,,,,,,,,,,,,,

"垫

片

计

算",垫片的基本密封宽度b0',,,,b0'=D-Db=,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

,预紧状态垫片有效密封宽度b',,,,,,,,,,,,,mm,,,,,,,,

,"操作状态垫片有效密封宽度2b""",,,,"2b""=",,,,,,5,,,mm,,,,,,,,

,垫片压紧力作用中心圆直径DG',,,,"DG'=Db-(db+2b"")=",,,,,,-5,,,mm,,,,,,,,

,预紧状态下最小压紧力Fa',,,,,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,操作状态下最小压紧力Fp',,,,,,,,,,0.00E+00,,,N,,,,,,,,

"螺

栓

计

算",螺栓螺距P,,,2.5,,,mm,螺栓小径dB1,,,17.29,,,mm,,,,,,,,

,实际螺栓面积Ab,,,,Ab=nπdB12/4=,,,,,,2.35E+02,,,mm2,,,,,,,,

,参数Lp'、LR、LT'计算,,,,"Lp'=(db+2b"")/2=",,,,,,2.5,,,mm,,,,,,,,

,,,,,"LT'=[(Db+db+2b"")-Di]/4=",,,,,,1.25,,,mm,,,,,,,,

,,,,,LR=[D-(Db+db)]/4+db/2=,,,,,,0,,,mm,,,,,,,,

法兰计算（宽面法兰）（GB150.3-2011）,,,,,,,,,,,共2页第2页,,,,,,,,,,,

"螺

栓

计

算",预紧状态所需最小螺栓载荷Wa,,,,Wa=Fa'=,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,内压引起的总轴向力F',,,,,,,,,,0.00E+00,,,N,,,,,,,,

,内径截面上内压引起轴向力FD,,,,FD=0.785Di2Pc=,,,,,,0,,,N,,,,,,,,

,总轴向力F与轴向力FD之差FT',,,,FT'=F'-FD=,,,,,,0.00E+00,,,N,,,,,,,,

,螺栓中心至FD作用处距离LD,,,,LD=(Db-Di)/2=,,,,,,0.00,,,mm,,,,,,,,

,平衡力矩所需轴向力FR,,,,FR=(FDLD+Fp'Lp'+FT'LT')/LR=,,,,,,,,,N,,,,,,,,

,操作状态所需最小螺栓载荷Wp,,,,Wp=F'+Fp'+FR=,,,,,,,,,N