平焊法兰和圆筒角接焊缝剪应力强度计算分析.pdf

静设备 石油化工设备技术，2010，31(4)·16· Petro—ChemicalEquipmentTechnology 平焊法兰与圆筒角接焊缝的剪应力 强度计算分析 张志芳 (中国石化工程建设公司，北京 100101) 摘 要 ：关于平焊法兰与圆筒角接焊缝剪应力的计算 ，我 国标准 GB15O～ 1998~钢制压力容器》一直沿 袭 ASME第Ⅷ卷第一分篇的方法 ，而这一方法对于剪切载荷的确定并不准确。文章针对此 问题分工况进行 探讨 ，得 出预紧状态下角焊缝并不受力；操作状态下，若角焊缝腰高取与圆筒厚度相等，则焊缝剪应力 自动满 足强度要求 ，无需校核计算等几项结论 。此外还讨论 了法兰与夹套相连时的角焊缝的强度校核 。 关键词 ：平焊 法兰 ；圆筒体 ；角接焊缝 ；剪应 力 在炼油化工装置 中，平焊法兰是一种被广泛 F。一 才作用到角焊缝上 ，其余两部分载荷 应用的法兰型式。与长颈法兰和圆筒的对接连接 士‘ 不同，平焊法兰与 圆筒的连接是圆筒伸入法兰环 则是作用在垫片上的(如图2所示)，因此 ，操作状 r 、9 内部并与法兰环采用角焊缝连接 。因此 ，按 照 态下角焊缝的剪切载荷仅为 乡 ，而在 ASME Lt GB150 1998的规定，这种 型式法兰的设计计 计算中，将上述三部分载荷同时作为剪切载荷也 算 ，除应校核法兰本体的强度和螺栓所需面积外 ， 是十分保守的。 还应当校核法兰与圆筒角接焊缝 的剪应力强度。 对于此类剪应力的计算 ，GB150— 1998标准 沿袭 ASME第Ⅷ卷第一分篇的方法 ，按预紧和操 作两种状态进行计算 ，而用于计算两种状态焊缝 剪应力的剪切载荷则分别采用两种状态下的螺栓 设计载荷 。本文通过对焊缝的受力分析 ，探讨其 计算 中剪切载荷取值 的合理性和剪切应力校核的 必要性 。 1 预紧状态 甲焊法兰 筒角接焊缝 的 1 预紧和操作状态下角接焊缝剪切载荷 的确定 剪应力受力分析示意 1．1 预紧状态下角接焊缝剪切载荷的确定 1．2．2 外 压工 况 如图 1所示，在螺栓预紧载荷作用下 ，垫片压 根据 GB150～1998标准第 9．6条规定 ：“外 紧力作用 中心圆直径为 D。，即垫片的反力 F 作 压法兰可按 内压法 兰计算，但螺栓面积仅需按预 用不到圆筒与法兰连接 的角接焊缝 (以下简称角 紧状态考虑”，而在外压操作状态下 ，螺栓设计载 焊缝)上 ，因此 ，此时角焊缝并不受力 ，剪切载荷应 荷W 。一0，按照 GB 150—1998标准螺栓设计载 为零 。而 ASME的计算 ，将预紧状态的螺栓设计 荷即为剪切载荷的规定 ，此时角焊缝 的剪切载荷 载荷作为剪切载荷显然是极其保守的。 1．2 操作状态下角焊缝剪切载荷的确定 收稿 El期 ：2o1003—30。