修正Waters法兰设计方法和ASME法兰设计刚度计算法分析比较.pdf

标准与规范 P石油化工设备技术，2O10，31(3)·49· etroChemicalEquipmentTechnology 修正的Waters法兰设计方法与 ASME法兰设计 刚度计算法的分析 比较 冯清晓，桑如苞 (中国石化工程建设公司，北京 100101) 摘 要 ：对修正的Waters法与 ASME刚度法进行 了细致的分析 比较 ，经计算对 比，并 由我 国法兰标准 的长期成功使用经验证明，对平焊法兰设计采用 ASME刚度法过于保守。 关键词 ：法兰 ；强度 ；刚度 ；设计方 法 比较 中图分类号 ：TE969 文献标识码 ：B 文章编号 ：1006—8805(2010)03—0049—02 1 Waters法的假定与存在 的问题及修正 一 次弯 曲应力 ，即法兰锥颈小端 的总轴 向应力为 国际上较为通行的压力容器法兰设计方法当 HP+ 。根据塑性力学的极 限设计原理 ： + n 属 Waters法。 ≤1．5[]。而 Waters法 中已将 控制至 1．5 该法于 1937年提出，其对法兰计算模型作了 []，为此是不合理的 引。 以下简化。法兰的应力由3部分组成 ： (1)法兰力矩产生的应力； ” (2)由压力直接作用于法兰本体 (包括法兰 环 、锥颈和直边段三部分)上引起的轴向和环向应 rc1) … 筒衄，虹， 力 (法兰环上可忽略)； (3)由组成法兰的三个部分间由于压力作用 下变形协调引起 的边界力产生的应力 。 Waters认为 (2)和 (3)的应力相对 (1)的应力 为小量 ，为此予 以忽略 。故其法兰应力计算只计 x1)，』’ 及法兰力矩引起 的应力_l1]。 (IJ】似定 I1部分裁茼 法兰受载情况如图 1所示 ，图 1(a)为法兰只 考虑了法兰力矩作用的受载情况。图 1(b)为法 兰在压力作用下的受载情况 ，图 1(c)为法兰上的 实际受载情况。 实际上 由压力在法兰直边段中产生的应力并 c《l1法 J的实际载衙 非很小 。对于平焊法兰来说 ，其直边段厚度 即为 罔 1 法兰所受载简永意 与法兰对接的圆筒的厚度。此厚度按 内压圆筒计 算 。内压圆筒计算此壁厚时，将其环 向薄膜应力 由文献[4]考证可知，对该文 中所计算的法 控制在 1倍筒体材料的许用应力[]，此时圆筒 中 兰，用 Waters法计算 的法兰应力 比用有限元分析 的轴向薄膜应力 }I即达 0．5[]。该轴向应力 收稿 日期 ：201002—10。 与法兰力矩在法兰锥颈上引起 的法兰轴向弯曲应 作者简介 ：冯清晓 (1962一)，男 ，海南琼海人 ，1984年毕业于 力 (按标准控制在 1．5[])相 比，可见 PH≈ 华南工学院化工机械专业 ，获工学学士，现在 中国石化工程 ／3，故 口 已非小量。 建设公司从事石油化工设备设计及管理工作 ，高级工程师。 同