莫修乾 徐昆仑

（江苏东方瑞吉能源装备有限公司，江苏 镇江 212132）

设备法兰的设计以试算法进行，主要分为三个部分：垫片设计、螺栓设计和法兰本体设计。垫片的设计是法兰设计的基础，应根据设计条件和使用介质，选择合适的垫片材质、种类及垫片的尺寸，并分别计算在操作和预紧状态的压紧力。螺栓设计是根据所计算的预紧力，选择合适的螺栓材料、规格和数量控制尽可能小的螺栓圆直径实现实际的螺栓面积大于计算面积。法兰设计是通过试算进行的，先假设法兰环厚度与锥径厚度，计算各项法兰应力，与许用应力对比，调整锥径和法兰环尺寸，重复计算直至各项应力小于许用应力，并接近许用应力为合适。

一、工程应用

下面我们通过以具体实例分析设备法兰的优化设计。某容器参数：设计压力8.65MPa，设计温度70℃，直径1800mm，容器盛装介质为无毒非易爆，腐蚀裕量0mm。介质容器材料采用Q345R，设备法兰材料选用16Mn Ⅱ，筒体厚度48mm 要求采用设备法兰结构。

此容器设计压力8.65MPa，直径1800mm 超出了《压力容器法兰、垫片、紧固件》规定的最大公称压力6.4MPa 的限制，我们只能按照GB150 的计算方法设计此设备法兰，由于直径较大，设计的合理性将对成本产生很大影响。

（一）垫片设计

由于此容器设计压力较大，平常的非金属垫片不能满足使用要求，我们参照HG/T20583 的附录选用缠绕垫，垫片系数3、垫片比压力为69。垫片内外径分别确定为1855mm 和1908mm。通过计算得出：预紧状态下需要的最小垫片压紧力Fa=πbDGy=3664892.5N；操作状态下需要的最小垫片压紧力Fp=2πbDGmP=5026790N。……