管道上的法蘭的受力計算目的-tft每日頭條

管道上的法蘭的受力計算目的

生活更新时间:2025-01-25 06:19:32

法蘭又叫法蘭凸緣盤或突緣。法蘭是軸與軸之間相互連接的零件，用于管端之間的連接；也有用在設備進出口上的法蘭，用于兩個設備之間的連接，法蘭一般都是成對出現的，根據連接法蘭的螺栓在管外或管内，可以分成外法蘭和内法蘭。一般情況下我們見到的法蘭都是外法蘭，而在風電塔架上使用的法蘭，一般都是内法蘭，對于高聳塔架來說，采用内法蘭更加方便安裝維護

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）1

塔架法蘭（内法蘭）

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）2

外法蘭

做法蘭焊接或法蘭連接安裝施工的，都知道法蘭的平面度是必須要控制的因素，尤其是法蘭比較大時，并且控制的難度也比較大，尤其是法蘭和鋼筒焊接時，很容易造成法蘭的内傾或外翻，這麼難控制費财費力，我們為什麼要控制呢？

我們以最常見的外法蘭為例，分析一下法蘭的外翻、内傾對連接結構的影響。分析結果與理想平面度的法蘭進行對比。

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）3

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）4

法蘭俯視圖

三組法蘭連接，基本尺寸幾乎完全一緻，僅有法蘭的平面度不同，法蘭組1為理想平整接觸面；法蘭組2為内傾，法蘭組3為外翻。每組法蘭都有8顆10.9級M16連接螺栓，連接螺栓初始預緊力定為98KN，當給法蘭連接施加一個彎矩（20000Nm）時，觀察每組法蘭連接的應力狀态。

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）5

等效應力雲圖

應力雲圖中灰色部分是應力大于400MPa的位置，從應力雲圖中我們可以看出，平面度理想的法蘭連接中，等效應力僅有螺母、螺栓頭承壓面處應力較大，法蘭根部及其他位置，均未出現應力過大的情況。

從法蘭外翻的連接結構的應力雲圖可以看到，在受到外部扭矩的情況下，整個法蘭根部的等效應力分布夠比較大，在法蘭承受傾覆力矩的情況下，法蘭頸部一面受拉應力，一面受壓應力，從雲圖可以看出，法蘭受拉一側頸部内部應力更高，法蘭接觸面内沿壓應力也較大。

法蘭内傾的連接結構，僅受拉一面的法蘭頸部應力較高，法蘭接觸面外沿也承受較大的應力。

再看看對連接螺栓拉力的影響，

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）6

法蘭組1-最大螺栓拉力和最小螺栓拉力

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）7

法蘭組2-最大螺栓拉力和最小螺栓拉力

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）8

法蘭組3-最大螺栓拉力和最小螺栓拉力

管道上的法蘭的受力計算目的（外翻對連接強度的影響）9

由以上有限元分析結果我們可以看出，無論是法蘭外翻或者内傾，都會對法蘭及法蘭連接螺栓造成較大的影響，導緻應力明顯提高，如果在交變載荷作用下，應力變化範圍會明顯提高，從而減低連接結構的疲勞壽命。

對外法蘭來說内傾對螺栓及影響更為明顯，極易導緻螺栓連接的過早疲勞失效。

而内傾法蘭連接，外翻對疲勞壽命的影響會更為明顯。

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