芳烃联合装置重芳烃塔结构强度设计毕业论文.doc

芳烃联合装置重芳烃塔结构强度设计毕业论文目 录1 绪论11.1 塔设备简介12 筒体的选材及结构22.1 筒体的选材及结构22.2 封头的选材及结构23 塔设备的设计计算33.1 筒体壁厚计算33.2 封头壁厚计算43.3 塔设备分段43.4 塔设备质量载荷计算43.5 塔式容器基本振型自振周期计算63.6 地震载荷73.6.1 水平地震力和垂直地震力的计算73.6.2 地震弯矩93.7 风载荷和风弯矩计算103.8 各计算截面的最大弯矩124 塔体稳定性及强度校核144.1 圆筒应力校核144.1.1 圆筒的轴向应力144.1.2 圆筒稳定校核144.2 压力试验时应力校核154.2.1 压力试验前的应力校核154.2.2 圆筒应力164.2.3 应力校核164.3 裙座壳轴向应力校核174.4 地脚螺栓座194.4.1 基础环设计194.4.2 地脚螺栓204.5 裙座与塔壳连接焊缝205 塔体部件设计225.1 塔接管选材及计算225.1.1 人孔225.1.2 其他接管、法兰225.2 裙座设计235.2.1 裙座的选型235.2.2 裙座的选材235.2.3 排气管235.2.4 引出孔245.2.5 检查孔245.2.6 地脚螺栓座245.3 吊柱245.4 塔盘266 法兰校核276.1 法兰、垫片选择276.2 垫片受力计算286.2.1 垫片参数286.2.2 垫片有效密封宽度286.2.3 垫片压紧力作用中心圆直径286.2.4 垫片压紧力296.3 螺栓296.3.1 螺栓的布置296.3.2 螺栓载荷306.3.3 螺栓面积306.3.4 螺栓设计载荷326.4 法兰326.4.1 法兰力矩326.4.2 法兰设计力矩346.4.3 法兰应力346.4.4 剪应力366.4.5 应力校核387 开孔补强407.1 补强设计方法判别407.2 有效补强范围417.2.1 有效宽度B417.2.2 外侧有效长度427.2.3 内侧有效高度437.3 有效补强面积447.4 补强面积458 结论46参考文献47致谢481 绪论1.1 塔设备简介塔器作为气液和液液之间进行传质与传热的重要设备，广泛应用于炼油、石油化工、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离，涉及蒸（精）馏、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作 。塔器主要分为填料塔和板式塔两大类板式塔。从1813 年Cellier 首次 提出泡罩塔至今，出现了许多不同类型的塔板 。塔板按鼓泡元件分主要有泡罩型、筛孔型、浮阀型、斜孔型以及其他特殊类型塔板。浮阀塔板是在塔盘上开阀孔，安置能上下浮动的阀件（固定阀除外）。由于浮阀塔板的气体流通面积能随气体负荷变动自动调节，因而能在较宽的气体负荷下保持稳定操作，同时气体以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带少，具有良好的操作弹性和较高的塔板效率，在工业中得到了较为广泛地应用。浮阀塔是20世纪50年代开发的一种新塔型，其特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔除安装一个可上下移动的阀片。当筛孔气速高时，阀片被顶起上升，空速低时，阀片因自身重而下降。阀片升降位置随气流量大小自动调节，从而使进入夜层的气速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，故收到很好的传质效果。浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。2 筒体的选材及结构2.1 筒体的选材及结构重芳烃是指分子量大于二甲苯的混合芳烃。主要来源于重整重芳烃、裂解汽油重芳烃和煤焦油。是一种以碳九芳烃为主要成分的混合芳烃。可直接用作汽油、高沸点溶剂、石油树脂、炭黑等的原料。亦可通过分离方法，分出主要组分进一步利用。其工艺过程中含有的硫、磷等元素，会产生腐蚀性介质。所以说介质具有轻微腐蚀性，且本设计的设计压力为0.35Mpa，属低压容器。故筒体材料可选用第三类压力容器专用碳素钢材Q245R或者低合金钢Q345R。本设计以强度设计为主，应根据压力、温度、介质等使用限制，本设计筒体材料拟选用Q245R、Q345R等钢板。本设计筒体材料选择Q345R。钢板标准号为GB 713。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。2.2 封头的选材及结构 封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择标准椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查压力容器封头标准GB/T 251982010： 表 2-1 椭圆封头标准公称直径DN/mm总深度H/mm直边高度h/mm内表面积A/m容积V/m1300350401.9340 0.3208封头取与筒体相同材料。3 塔设备的设计计算3.1 筒体壁厚计算查GB 150.2-2011得表 3-1 Q345R许用应力钢号厚度/mm在下列温度( )下的许用应力/ MPa20 100 150 200 250 Q345R316 189 189 189 183 1671636 185 185 183 170 157取最高设计温度下的许用应力即244下材料的许用应力，厚度为316mm，用插值法计算得t=169MPa。焊接接头系数应按如下规定选取： 查JB 4710-2005钢制塔式容器，焊接接头系数应按如下规定选取： a) 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头： 100%无损检测 =1.00局部无损检测 =0.85 b) 单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板)： 100%无损检测=0.90 局部无损检测=0.80 容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用单面焊或相当于单面焊焊接接头，取焊接接头系数为0.80,局部无损探伤。筒体壁厚： (3-1) 查得钢板的负偏差,取腐蚀裕量。所以设计厚度为： (3-2)考虑风载、震载，按钢材标准规格，圆整后名义厚度取，则其有效厚度: (3-3)3.2 封头壁厚计算标准椭圆形封头a:b=2:1 标准椭圆封头形状系数K=1封头计算厚度： (3-4)封头计算厚度近似等于筒体计算厚度，且材料与筒体材料相同，所以厚度与筒体取相同。即:考虑风载、震载，以及为方便焊接，按钢材标准规格，圆整后名义厚度取，则其有效厚度：有封头的名义厚度及塔体内径查压力容器封头标准GB/T 251982010得每个封头的重量为180.3kg。3.3 塔设备分段 以地面为0-0截面，塔底封头焊缝为1-1截面，塔板间第一个人孔为2-2截面，塔板间第二个人孔为3-3截面，塔板间第三个人孔为4-4截面，塔板间第四个人孔为5-5截面，塔顶为6-6截面。 表 3-2 塔分段表 (单位：mm)0-11-2 2-3 3-4 4-5 5-63240760 12000 9800 5800 64103.4 塔设备质量载荷计算塔壳和裙座壳质量塔筒体质量： (3-5)封头质量：kg裙座质量：内件质量 查JB4710-2005钢制塔式容器附录D得浮阀塔盘单位质量：75kg/m2；塔内装有50层浮阀塔盘； (3-6)保温层质量塔体外表面附有l30mm 厚保温层，保温材料为岩棉，密度为300kg/m3； (3-7)平台、扶梯质量查JB4710-2005钢制塔式容器附录D得笼式扶梯单位质量 40kg/m。确定平台数为6个，平台宽1.0m,单位质量150kg/m2,包角180。 (3-8)物料质量每块存留介质高100mm，介质密度860kg/m3 (3-9)人孔、接管、法兰等附属件质量： (3-10)水压试验时水质量： (3-11)塔式容器的操作质量： (3-12)塔式容器的最大质量： (3-13)塔式容器的最小质量： (3-14)将全塔沿高分成 6 段，如图3-1所示；其各段质量列入表3-3中。图 3-1 塔分段图 表 3-3 塔各段质量 单位（千克）段号1234561590.64373.115891.264811.192847.443146.910108.801717.851402.91830.29917.620135.392137.771745.841033.251141.921348.561348.561348.561348.561348.561348.560124.751969.801608.67952.071052.2001008.7715927.8813007.777698.478508.142975.202090.6113065.2410917.177011.617607.212975.202974.6327023.3222316.2713758.0115063.152975.201965.8611096.449309.506059.546555.013.5 塔式容器基本振型自振周期计算直径、厚度相等的塔式容器其基本自振周期应按式（3-15）计算： (3-15)其中，查得3.6 地震载荷 如前将塔沿高度方向分成6段，视每段高度之间的质量为作用在该段高度 1/2 处的集中质量。3.6.1 水平地震力和垂直地震力的计算1. 任意高度处的集中质量引起的基本振型水平地震力应按式 ( 3-16 )计算： (3-16)抗震设防烈度为8.0度，选设计基本地震加速度为0.2g，查JB4710-2005钢制塔式容器表8-1得地震影响系数最大值。本设计场地类别为类/近，查JB4710-2005钢制塔式容器表8-2得场地的特征周期值。曲线下降段的衰减指数，根据塔式容器的阻尼比按式( 3-17 )确定： (3-17)阻尼比应根据实测值确定，无实测数据时，一阶振型阻尼比可取=0.0l0.03。本设计取。直线下降段下降斜率的调整系数，按式(3-18)计算： (3-18)阻尼调整系数，按式(3-19)计算： (3-19)基本振型参与系数，按式（3-20)计算： (3-20)2. 设防烈度为8度或9度区的塔式容器应考虑上下两个方向垂直地震力作用。塔式容器底截面处总的垂直地震力应按式(3-21)计算： (3-21)任意质量i处所分配的垂直地震力按式( 3-22)计算： (3-22)任意计算截面i-i处的垂直地震力为： (3-23)各段集中质量对该截面所引起的地震力地震弯矩列于表 表 3-4 塔各段地震力地震弯矩塔段号1234562975.382090.6613065.9010917.727011.937607.571620362010000209002870034805 0.0141 0.0473 0.21680.65491.05391.407514.8234.921000.392525.102609.813781.52188.39295.875108.218918.357865.4010348.8532725.0732536.68 32240.81 27132.60 18214.2510348.853.6.2 地震弯矩(1) 0-0截面地震弯矩: (2) 1-1截面地震弯矩:(3) 2-2截面地震弯矩:(4) 3-3截面地震弯矩:(5) 4-4截面地震弯矩:(6) 5-5截面地震弯矩:3.7 风载荷和风弯矩计算每计算段的水平风力按式(3-24)计算：顺风向水平风力： (3-24) 基本分压值当笼式扶梯与塔顶管线布置成180时，各计算段有效直径按( 3-25 )计算： (3-25)当笼式扶梯与塔顶管线布置成90，各计算段有效直径取下列式中较大者： (3-26)本设计笼式扶梯与塔顶管线布置成180。其中，第 i 段塔式容器外直径，mm；塔体保温层厚度，mm； 管线保温层厚度，mm； 塔顶管线外直径，mm。地面粗糙类别为B类，查JB4710-2005钢制塔式容器用插值法计算得风压高度变化系数： 由此查JB4710-2005钢制塔式容器用插值法计算得查JB4710-2005钢制塔式容器附录D得当量直径参考值：笼式扶梯：；操作平台：表 3-5 塔各段风载荷风弯矩塔段号123456塔段长度6000.720.720.760.810.830.850.020.020.250.560.821.001.041.041.481.992.392.641.01.01.161.351.441.533240760120009800580064104006002784326432643264326432643940.011083.5428242.3236092.1227364.5235493.83塔式容器任意计算截面I-I处的风弯矩按式（3-27）计算： (3-27)塔式容器截面0-0处的风弯矩应按式（3-28）计算： (3-28)(1) 0-0截面风弯矩：(2) 1-1截面风弯矩：(3) 2-2截面风弯矩：(4) 3-3截面风弯矩：(5) 4-4截面风弯矩： (6) 5-5截面风弯矩：3.8 各计算截面的最大弯矩(1) 0-0截面： 取其中较大值故（风弯矩控制）(2) 1-1截面：故（风弯矩控制）(3) 2-2截面：故（风弯矩控制）(4) 3-3截面： 故（风弯矩控制）(5) 4-4截面： 故（风弯矩控制）(6) 5-5截面： 故（风弯矩控制）4 塔体稳定性及强度校核4.1 圆筒应力校核4.1.1 圆筒的轴向应力圆筒任意计算截面I-I处的轴向应力应分别按式(4-1)、式(4-2)和式(4-3)计算：由内压或外压引起的轴向应力： (4-1)操作或非操作时重力及垂直地震力引起的轴向应力： vv (4-2)其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。弯矩引起的轴向应力： (4-3)4.1.2 圆筒稳定校核圆筒许用轴向压应力应按式(4-4) 确定：取其中较小值 (4-4)本设计中，故圆筒最大组合压应力应按式 (4-5)计算： (4-5)圆筒最大组合拉应力应按式(4-6)计算： (4-6) 其中，验算塔壳1-1截面和2-2截面处操作时的强度和稳定性。计算结果列于表4-1。表 4-1 地震载荷引起的塔壳1-1截面和2-2截面处操作时的应力计算计算截面1-12-2计算截面以上塔的操作质量40691.8438601.23塔壳有效厚度计算截面的横截面积计算截面的断面系数最大弯矩，操作压力引起的轴向应力11.73重力引起的轴向应力10.109.56弯矩引起的轴向应力138.98134.32最大组合压应力最大组合拉应力 综上，塔壳在操作时上述截面处的稳定性和强度满足要求。4.2 压力试验时应力校核4.2.1 压力试验前的应力校核试验压力引起的周向应力及校核按式（4-7）计算： （4-7）水压试验：液压试验时应满足下列条件：查GB150-2011用插值法计算得得成立，故水压试验合格。4.2.2 圆筒应力对选定的各计算截面轴向应力应按式(4-8)、式(4-9) 和式(4-10)计算：试验压力引起的轴向应力： (4-8)重力引起的轴向应力： (4-9)弯矩引起的轴向应力： (4-10)4.2.3 应力校核压力试验时，圆筒材料的许用轴向压应力应按式( 4-11) 确定：取其中较小值 (4-11)其中，故。压力试验时，圆筒的最大组合轴向应力应按式(4-12)和式(4-13)校核：轴向拉应力： (4-12) 轴向压应力： (4-13)验算塔壳1-1截面和2-2截面处操作时和压力试验时的强度和稳定性。计算结果列于表4-2。表 4-2 风载荷引起的塔壳1-1截面和2-2截面处操作时的应力计算计算截面1-12-2计算截面的风弯矩，液压试验时计算截面以上塔的质量，46151.0345142.26压力引起的轴向应力14.66重力引起的轴向应力11.4311.18弯矩引起的轴向应力41.7140.31液压时最大组合压应力液压时最大组合拉应力综上，塔壳在压力试验时上述截面处的稳定性和强度满足要求。4.3 裙座壳轴向应力校核(1) 0-0截面： 裙座按圆锥形裙座（下封头椭圆方程为）进行验算。，圆锥半顶角：根据封头椭圆方程可得因为所以，所以0-0截面强度足够。(2) I-I截面(裙座检查孔所在截面)：检查孔； ,所以I-I截面强度足够。4.4 地脚螺栓座4.4.1 基础环设计本设计选用无筋板基础环，基础环内、外径应按式(4-14)、式(4-15)选取。 (4-14) (4-15)取，。基础环无筋板时厚度： (4-16)式中取其中较大值。 (4-17)为混凝土基础上的最大压应力。 则。故取。4.4.2 地脚螺栓 地脚螺栓材料选择16Mn。地脚螺栓承受的最大拉应力应按式(4-18)计算：取其中较大值 (4-18)当 时，塔式容器自身稳定，但为固定塔式容器位置，应设置一定数量的地脚螺栓。当时，塔式容器应设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹小径应按式(4-19 )计算： (4-19)故。地脚螺栓的螺纹小径（）：故取地脚螺栓为,24个。4.5 裙座与塔壳连接焊缝对接焊缝J-J截面处的拉应力应按式(4-20)校核： (4-20)其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。； ,所以裙座与塔壳连接焊缝强度足够。5 塔体部件设计5.1 塔接管选材及计算5.1.1 人孔根据塔设备高度及工艺操作等方面考虑，设置人孔5个。取人孔公称直径为450mm。人孔筒节材料选20R，法兰材料选用20。塔顶人孔选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔，密封形式选用突面（RF）型密封。查HG/T21524-2005得人孔尺寸：表 5-1 塔顶人孔尺寸/MPa 2.545048012456670600320216螺柱螺母螺柱总质量/kg数量直径长度424446380362040M332170259其余人孔选用回转盖带颈平焊法兰人孔，密封形式选用突面（RF）型密封。查HG/T21524-2005得人孔尺寸：表 5-2 塔身人孔尺寸/MPa 2.545048012456670600250126 螺柱螺母螺柱总质量/kg数量直径长度424446375175242040M3321702465.1.2 其他接管、法兰接管材料均选用20无缝钢管。法兰密封面均选用突面（RF）型密封。塔体开孔设计：1）放空口1个：DN50；2）物料出口2个：塔顶DN200、塔底DN300；3）物料入口3个：塔顶DN80、塔中间位置DN150、塔底DN350；4）温度调节口2个：DN40；5）温度计口1个：DN40；6）排蒸汽口1个：DN50；7）液面计口2个：DN40。5.2 裙座设计5.2.1 裙座的选型裙座分为圆筒形和圆锥形两种型式。圆锥形裙座的半锥顶角不宜超过15，裙座壳的名义厚度不应小于6mm。圆筒形裙座制造方便，经济上合理，故广泛应用。但对于受力情况比较差，塔径小而且很高的塔（如DN1m，且H/DN25，或DN1m，且H/DN30，为防止风载或地震载荷引起的弯矩造成塔翻到，则需要配置较多的地脚螺栓及具有足够大承载面积的基础环。此时，圆筒形裙座的结构尺寸往往满足不了这么多地脚螺栓的合理布置，因而只能采用圆锥形裙座。对于本设计，DN1m，H/DN=38275/130030，但由于此塔受力情况较差所以选择圆锥形裙座。裙座与塔壳的连接可采用对接或搭接型式。采用对接型式时，裙座壳的外径宜与相连塔壳封头外径相同，裙座壳与相连塔壳封头的连接焊缝应采用全焊透连续焊。采用搭接型式时，搭接部位可在塔壳封头上，也可在圆筒体上。本设计选用对接的连接方式。采用对接型式时，裙座壳的外径宜与相连塔壳封头外径相同，裙座壳与相连塔壳封头的连接焊缝应采用全焊透连续焊。对接端裙座壳外径：D=1324mm,内径=1300mm；裙座底部：=1500mm；裙座壳名义厚度：=12mm；其焊接短长度大于1.7，取焊接长度为50mm。5.2.2 裙座的选材裙座不直接与塔内介质接触，也不承受塔内介质的压力，因此不受压力容器用材的限制。可选用较经济的普通碳素结构钢。裙座筒体材料选用16Mn。其，5.2.3 排气管本设计保温材料选择为岩棉。有保温层的裙座上部应均匀设置排气管，排气管规格和数量按表5-2规定。表 5-3 排气管规格和数量塔式容器内直径Di6001200l40024002400排气管规格894894l084排气管数量/个2424排气管中心线至裙座壳顶端的距离Hl40180220本设计设置有保温层，其塔式容器内直径为1300mm，因此排气管规格应选择894，设置4个排气管，H=180mm。5.2.4 引出孔引出孔公称直径=450mm。引出管公称直径=350mm。5.2.5 检查孔裙座应开设检查孔，检查孔分圆形和长圆形两种。引出孔和检查孔的加强管与裙座的连接应采用全焊透结构。本设计选择圆形的检查孔。查JB4710-2005钢制塔式容器表7-7得，检查孔=450mm。检查孔设置1个。5.2.6 地脚螺栓座地脚螺栓座是指盖板、垫板和筋板的组合体。盖板宜采用分块结构，需要时也可连成环板。盖板上设置垫板时，应在现场吊装就位后将盖板与垫板焊牢。5.3 吊柱 安装在室外，无框架的整体塔设备，为了安装及拆卸内件，更换或补充填料，往往在塔顶设置吊柱。吊柱的方位应使吊柱中心线与人孔中心线间有合适的夹角，使人能站在平台上操纵手柄，使吊柱的垂直线可以转到人孔附近，以便从人孔装入或取出塔内件。 吊柱管通常采用20无缝钢管，其他部件可采用Q235-A和Q235-AF。吊柱与塔连接的衬板应与塔体材料相同。 吊柱为常温吊柱，温度t20。参考标准为HG/T21639-2005塔顶吊柱。吊柱的结构型式如图5-1。图 5-1 吊柱的结构型式1-下支座；2-防雨罩；3-挡销；4-上支座；5-止动插销；6=手把；7-吊杆；8-耳环；9-吊钩；10-封板；11-支承封头本设计选用常温吊柱。其基本参数及标准图号见下表：表 5-4 塔顶吊柱尺寸质量11003400100016810740250110258HG/T21639-45.4 塔盘塔盘在结构方面要有一定的刚度，以维持就水平；塔盘与塔壁之间应有一定的密封性，以避免弃、液短路；塔盘应便于制造、安装、维护，并且成本要低。塔盘结构有整块式与分块式两种。塔径在以下时，建议采用整块式塔盘，塔径在以上时，一般选用分块式塔盘。本塔直径为1300mm，故选用分块式塔盘。在直径较大的板式塔中，如果仍然用整块式塔盘，则由于刚度的要求，势必要增加塔盘板的厚度，而且在制造、安装与检修等方面都很不方便。因此，当塔径在以上时，都采用分块式塔盘。此时塔身为一焊制整体圆筒，不分塔节。而塔盘系分成数块，通过人孔送进塔内，装到焊在塔内壁的塔盘固定件上。塔盘分块，应该使结构简单，装拆方便，有足够刚度，便于制造、安装和检修。一般采用自身梁式塔盘板，有时也采用槽式塔盘板。这两种结构的特点是：(1)结构简单，装拆方便。将塔盘板冲压折边，使其具有足够刚度，不但可简化塔盘结构，而且可少耗钢材。(2)制造方便，模具简单，能以通用模具压成不同长度的塔盘板。分块塔盘板的长度L随塔径大小而异，最长可达。宽度B由塔体人孔尺寸、塔盘板的结构强度及升气孔的排列情况等因素决定。例如，自身梁式塔盘板为，槽式塔盘板为。对于塔盘板厚，碳钢为，不锈钢为。分块式塔盘之间的连接，根据人孔位置及检修要求，分为上可拆连接和上、下可拆连接两种。常用的紧固构件是螺栓和椭圆垫板。塔盘板安放于焊在塔壁上的支持圈上。塔盘板与支持圈的连接一般用卡子。这种塔盘紧固方式虽然被普遍采用，但所用紧固构件加工量大，装拆麻烦，而且螺栓需用抗锈蚀材料。另一种紧固方式是用楔形紧固件，其特点是结构简单，装拆方便，不用特殊材料，成本低等。对于直径不大的塔（直径在2000mm以下），塔盘的支撑一般用焊在塔壁上的支持圈。支持圈一般用扁钢弯制成或将钢板切为圆弧焊成，有时也有用角钢。若塔盘版的跨度较小，本身强度足够，这不需要支撑梁。本塔直径为1300mm，选用扁钢弯制的支撑圈，不加支撑梁。6 法兰校核6.1 法兰、垫片选择 法兰校核需要校核人孔法兰，DN350的物料入口的法兰和DN300的物料出口的法兰。法兰上垫片选用非石棉纤维橡胶板垫片。查HGT 2059220635-2009得垫片尺寸如下：表 6-1 垫片尺寸公称尺寸垫片内径垫片外径垫片厚度包边宽度45048052833350377423333003243731.53查HGT 2059220635-2009钢制管法兰得法兰尺寸（选PN10）：表 6-2 法兰尺寸DN钢管外径B法兰外径D螺栓孔中心圆直径 K 螺栓孔直径L螺栓孔数量螺栓Th4504806155652620M243503775054602216M203003254454002216M20200219340295228M20150159285240228 M20法兰厚度C法兰径法兰高度HNSH1R285107.1161287264027.1161282263427.1161278242346.3161062221844.51210556.2 垫片受力计算6.2.1 垫片参数查GB 150.3-2011得非石棉纤维橡胶板垫片的垫片参数：垫片系数；比压力。6.2.2 垫片有效密封宽度a) 垫片接触宽度 (6-1)人孔： 进料口：出料口：b) 基本密封宽度 (6-2)人孔： 进料口：出料口：c) 垫片有效密封宽度 (6-3) 人孔： 进料口： 出料口：6.2.3 垫片压紧力作用中心圆直径按整体法兰校核。 (6-4)人孔： 进料口：出料口：6.2.4 垫片压紧力a) 预紧状态下需要的最小垫片压紧力 (6-5) 人孔： 进料口： 出料口： b) 操作状态下需要的最小垫片压紧力 (6-6) 人孔： 进料口： 出料口： 6.3 螺栓6.3.1 螺栓的布置螺栓材料选用Q235-B。a) 查GB 150.3-2011得法兰径向尺寸： 表 6-3螺栓公称直径螺栓最小间距 M24 34 2626 M20 30 2020 M20 30 2020b) 螺栓最大间距不宜超过：max (6-7)人孔： max进料口：max出料口：max6.3.2 螺栓载荷a) 预紧状态下需要的最小螺栓载荷 (6-8)人孔： 进料口：出料口：b) 操作状态下需要的最小螺栓载荷 (6-9)内压引起的总轴向力： (6-10)人孔： 进料口： 出料口： 6.3.3 螺栓面积a) 预紧状态下需要的最小螺栓面积 (6-11) 查GB 150-2011得。人孔： 进料口：出料口：b) 操作状态下需要的最小螺栓面积 (6-12) 查GB 150-2011得。人孔： 进料口：出料口：c) 需要的螺栓面积 （6-13）人孔： 进料口：出料口：d) 实际螺栓面积 （6-14）取，则：人孔： 进料口：出料口：e) 最小螺栓截面积 （6-15）人孔： 进料口： 出料口：6.3.4 螺栓设计载荷a) 预紧状态下需要的螺栓设计载荷 （6-16）人孔： 进料口：出料口：b) 操作状态下需要的螺栓设计载荷 （6-17）人孔： 进料口：出料口：6.4 法兰6.4.1 法兰力矩a) 预紧状态下法兰力矩 (6-18) (6-19)人孔： 进料口：出料口：b) 操作状态下法兰力矩 (6-20)其中， (6-21) (6-22) (6-23) (6-24) (6-25) 其中，作用于法兰内径截面上的内压引起的轴向力；内压引起的轴向力之差； 窄面法兰垫片压紧力；螺栓中心至作用位置处的径向距离；螺栓中心至作用位置处的径向距离；螺栓中心至作用位置处的径向距离；法兰内直径；法兰颈部大端有效厚度；人孔： 进料口： 出料口： 6.4.2 法兰设计力矩法兰设计力矩取以下大值： (6-26) 查GB 150-2011得，。人孔： 进料口： 出料口： 6.4.3 法兰应力a) 轴向应力 (6-27)式中： (6-28) (6-29) (6-30) (6-31)其中，法兰有效厚度；、整体法兰系数；法兰颈部小端有效厚度；整体法兰颈部应力校正