封頭，法蘭直邊的計算

設計人員是否注意到封頭的直邊也是需要計算的呢？

封頭直邊計算公式等于筒體的計算公式。這在A(yíng)SME UG32（l）中有明確規定，的確，當封頭最小厚度遠小于筒體最小計算厚度時(shí)，計算封頭的直邊是非常有必要的，避免直邊的一次薄膜應力過(guò)大。

在GB150和ASME中都對封頭和筒體連接的焊接節點(diǎn)進(jìn)行規定，詳見(jiàn)如下圖：

這些規定的共同點(diǎn)是什么呢？怎么記憶這些規定呢？

從原理上來(lái)說(shuō)：

第一點(diǎn)：1:3削邊，降低結構不連續性，減少應力集中。

第二點(diǎn)是：封頭弧段和筒體直段要有“材料”。有材料的意思是，材料只能多，不能少。以切線(xiàn)為界，弧段和直段的計算公式分別是封頭公式和筒體公式。兩個(gè)公式的值都保證了，是局部薄膜應力不超標的基礎。注意觀(guān)察上圖，在連接處弧段厚度都是增厚的。而在直段處筒體厚度要么不變，要么增厚。

作者曾經(jīng)對削邊和“材料”進(jìn)行過(guò)plane82單元，軸對稱(chēng)模型的有限元分析，只要滿(mǎn)足了這兩點(diǎn)。結構的強度就能夠保證。

當然這一點(diǎn)如果采用ASME設計，PVElite的軟件已經(jīng)對封頭直邊進(jìn)行了校核。SW6并沒(méi)有這方面的校核。當出現特殊情況的，設計者要避免出現錯誤。

從第二點(diǎn)我們在壓力容器的管板設計中要注意這么一種情況，以下是一個(gè)項目中的真實(shí)案例：

筒體是碳鋼板材，管板是碳鋼鍛件+不銹鋼復層。由于板材的許用應力較高，鍛件許用應力較低，其凸肩直邊段按照筒體計算公式會(huì )比筒體要厚。所以設計時(shí)將凸肩的厚度增厚了。

當不銹鋼管板和碳鋼筒體相連的時(shí)候，也有這個(gè)問(wèn)題，需要注意復核直邊段強度。

在計算WN法蘭時(shí)，也會(huì )出現需要校核WN法蘭的直邊段的強度問(wèn)題。

Waters法沒(méi)有考慮小端的薄膜應力，而是將其轉化成總彎矩來(lái)校核法蘭強度。但是薄膜應力是真實(shí)存在的，直邊段應該也要符合筒體厚度計算公式。

在計算一些非標的法蘭時(shí)，容易出現直邊段厚度不夠的問(wèn)題。

在SW6的計算中，往往不能體現直邊段的計算，所以需要設計人員自己有意識的去考慮。

有很多計算，在常規的SW6的計算書(shū)中是無(wú)法反應的。

高壓的接管開(kāi)孔補強，一般輸入的厚度為加強鍛件的厚度。鍛件和法蘭對接部分的厚度tn是不反應在計算書(shū)中的。這就讓很多朋友認為厚度夠了。而實(shí)際上應該用筒體內壓計算公式來(lái)校核一下tn的厚度，是否合格。

原先有高壓的反應器，腐蝕厚度6mm，設備管口鍛件補強，采用SCH160的厚度。SW6計算都合格，但是單獨考慮tn的計算時(shí)，很多接管厚度都不夠。

總結：

類(lèi)筒體的對接部件，一定要注意一次薄膜應力的校核。