静设备
石油化工设备技术，2017.38（2）·17， Petro-Chemical Equipment Technology
板壳理论在压力容器强度设计中的
经典应用之三
一十种压力容器凸缘法兰设计方法分析雷勇1，宋尧1，桑如苞2，闫东升2
（1.中国成达工程有限公司，四川成部610041；2.中国石化工程建设有限公司，北京100101）
摘要：文章介绍并梳理了十种凸缘法兰的主要计算方法，在此基础上，通过具体实例用有限元分析法对各种计算方法的正确性进行验证及比较，论述各自特点和应用限制，掌握凸缘法兰设计的要领，以促进凸缘法兰的合理设计，并提升设计水平和国际竞争力。
关键词：凸缘法兰计算方法分析比较 doi:10.3969/j.issn.10068805.2017.02.004
当缘法兰一般用手搅拌容器和封头开孔上，
其计算方法在各国标准中未有规定，各国设计公司的计算方法不下十余种，不同计算方法结果差别甚大，其中不乏存在重要问题，有必要予以指出因此理解并掌握凸缘法兰计算的原理尤为重要。
搅拌设备上常用的凸缘法兰在内压作用下如图1所示，
Lafr Fo
形心 S
FRa+FHB
(FRe+FH)ctg6
F
FeR
图1凸缘受力分析
1凸缘法兰受力分析
作用于凸缘法兰的载荷有：压力、搅拌器轴向推力和弯矩及扭矩。凸缘法兰计算主要考虑压力载荷作用，对搅拌器轴力、弯矩折算成螺栓力或垫片力参与计算，对扭矩一般可忽略不计。
凸缘方数掘力作用下，压力的直接径向作
用和封头的经向薄膜力作用可使径向发生胀大，在凸缘法兰中引起环向拉伸应力，控制凸缘法兰的环向拉应力可以确保封头受凸缘法兰开孔的补强。
凸缘法兰在螺栓力，垫片力，封头薄膜力和压力的径向、轴向力作用下，对凸缘法兰环的形心汇成一力矩，便凸缘法兰截面发生偏转，由此引起肖缘法兰截面上的环向弯曲应力。因此百缘法兰的应力是环向拉应力与环向弯曲应力两部分组成正确的凸缘法兰计算必须同时计及这两部分应力，只计及其中之一的计算方法都是不合理的。
当缘法兰的正确应力计算，不仅要计及两种
应力，而且对产生两种应力的载荷特别是凸缘法兰计算力矩的正确性确定尤为重要。正确的凸缘法兰力矩应准确计算作用于凸缘法兰的诸力对其形心构成的合力矩。其中包括封头对凸缘法兰引起的边缘力矩。
凸缘法兰的强度实际上是与封头受力联系在
一起的，封头开孔边缘的力矩可以帮助凸缘法兰承受弯矩的作用，但同时使封头边缘产生径向弯曲应力。为此封头的强度校核应计及弯曲应力
凸缘法兰的正确强度计算，首先是要确定作
用于凸缘法兰的力，其中压力、螺栓力、垫片力等
收稿日期：2016-11-16。
作者简介：雷勇，男，2003年毕业于南京工业大学，长期从事
压力容器设计工作，高级工程师 Email:leiyong@chengda.com.