GB/T 17186.1-2015 管法兰连接计算方法 第1部分：基于强度和刚度的计算方法

ICS2304060

J15..

中华人民共和国国家标准

GB/T171861—2015

部分代替.

GB/T17186—1997

管法兰连接计算方法

第1部分基于强度和刚度的计算方法

:

Calculationmethodsforthepipeflangejoints—

Part1Calculationmethodsatisfiesbothstrenthandriiditreuirements

:ggyq

2015-12-10发布2016-07-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T171861—2015

.

目次

前言

…………………………Ⅲ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

符号

3………………………1

总则

4………………………3

材料

5………………………4

法兰类型

6…………………4

螺栓载荷

7…………………7

法兰力矩M

80……………12

法兰应力计算

9……………13

法兰设计应力校核

10……………………18

外压法兰

11………………19

法兰刚度

12………………19

附录资料性附录标准中主要条文说明

A()……………21

附录资料性附录法兰连接件设计的考虑事项

B()……………………26

附录资料性附录本部分与钢制管法兰的类型分类对照

C()GB/T9112…………28

Ⅰ

GB/T171861—2015

.

前言

管法兰连接计算方法分为以下部分

GB/T17186《》2:

第部分基于强度和刚度的计算方法

———1:;

第部分基于泄漏率的计算方法

———2:。

本部分为的第部分

GB/T171861。

本部分按照给出的规则起草

GB/T1.1—2009。

本部分代替钢制管法兰连接强度计算方法中的部分内容第章第章

GB/T17186—1997《》(1~4),

与相比主要技术变化如下

GB/T17186—1997,:

修改了标准的中英文名称

———、;

修改了标准的结构原标准中包括了两种不同的法兰计算方法方法和方法本部分对

———,(AB),

方法进行了修改和完善

A;

增加了松式法兰任意式法兰部分结构型式图

———、;

增加了管法兰管法兰用紧固件的材料要求

———、;

增加了承受外压法兰计算

———;

增加了法兰刚度计算

———;

增加了标准中主要条文的说明附录法兰连接件设计的考虑事项附录本部分与

———(A)、(B)、

钢制管法兰的类型分类对照附录

GB/T9112(C)。

本部分由中国机械工业联合会提出

。

本部分由全国管路附件标准化技术委员会归口

(SAC/TC237)。

本部分起草单位中国石油工程建设公司华东设计分公司中机生产力促进中心华东理工大学中

:、、、

国天辰工程有限公司中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司超达阀门集团股份有限公

、、

司浙江国泰密封材料股份有限公司

、。

本部分主要起草人刘洪福李俊英冯峰刘建章兰珠刘建欣邓宏伟邱晓来吴益民

:、、、、、、、、。

本部分所代替标准的历次版本发布情况为

:

———GB/T17186—1997。

Ⅲ

GB/T171861—2015

.

管法兰连接计算方法

第1部分基于强度和刚度的计算方法

:

1范围

的本部分规定了螺栓连接的带垫片的圆形管法兰连接的计算方法

GB/T17186。

本部分适用于垫片全部位于螺栓孔组成的封闭圆周之内且在此圆周外面的法兰密封面无接触的

,

窄面管法兰的计算

。

本部分主要适用于系列管法兰的连接计算

Class。

本部分给出了管法兰连接强度计算和刚度校核的基本要求

。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

。,()。

压力容器第部分材料

GB150.22:

钢制管法兰类型与参数

GB/T9112

整体钢制管法兰

GB/T9113

带颈螺纹钢制管法兰

GB/T9114

对焊钢制管法兰

GB/T9115

带颈平焊钢制管法兰

GB/T9116

带颈承插焊钢制管法兰

GB/T9117

对焊环带颈松套钢制管法兰

GB/T9118

板式平焊钢制管法兰

GB/T9119

对焊环板式松套钢制管法兰

GB/T9120

平焊环板式松套钢制管法兰

GB/T9121

翻边环板式松套钢制管法兰

GB/T9122

钢制管法兰盖

GB/T9123

钢制管法兰技术条件

GB/T9124

管法兰连接用紧固件

GB/T9125

大直径钢制管法兰

GB/T13402

所有部分铜合金及复合法兰

GB/T15530()

所有部分铸铁管法兰

GB/T17241()

3符号

下列符号适用于本文件

。

A法兰外径

———;mm

A螺纹根部直径处或无螺纹部分最小直径处的螺栓实际总横截面积取较小者2

b———,;mm

A所需螺栓总横截面积取A和A中的较大者2

m———,m1m2;mm

A操作状态下所需螺栓螺纹根部处的总横截面积或应力作用下最小直径处的总横截面

m1———

1

GB/T171861—2015

.

积2

;mm

A垫片预紧状态下所需的螺栓螺纹根部处的总横截面积或在应力作用下最小直径处的总

m2———

横截面积2

;mm

B法兰内径

———;mm

BBg适用于f小于的松式法兰和整体式法兰

1———+1,1.0;mm

BBg适用于f不小于时的整体式法兰

1———+0,1.0;mm

B螺栓间距螺栓间距可以取为螺栓中心圆周长被螺栓数相除或取为相邻螺栓间的弦

s———。,

长

;mm

B螺栓间距系数

sc———;

B最大螺栓间距

smax———;mm

b垫片有效密封宽度或连接接触面密封宽度

———;mm

b垫片基本密封宽度见表

0———(3);mm

C螺栓中心圆直径

———;mm

C转换系数C

b———,b=2.5;

c表征焊缝最小尺寸的基本尺寸等于t与t中的较小者

———,nx;mm

d系数见第章

———(9)

d螺栓公称直径

b———

e系数见第章

———(9)

F整体式法兰系数见图

———(3)

F松式法兰系数见图

L———(5)

f整体式法兰颈部应力修正系数见图

———(7)

G垫片压紧力作用位置处的直径

———;mm

g法兰锥颈小端厚度

0———;mm

g法兰背部锥颈厚度

1———;mm

H总的端部静压力H.G2P

———,=0785;N

H内压引起的作用于法兰内径截面的轴向力HB2P

D———,D=0.785;N

H垫片压紧力法兰设计螺栓载荷与总的端部静压力之差HWH

G———(),G=-;N

H连接接触表面的总压缩力HbGmP

p———,p=2×3.14;N

H总端部静压力与内压引起的作用于法兰内径截面的轴向力之差HHH

T———,T=-D;N

h法兰锥颈高度

———;mm

h螺栓中心圆至H作用圆的径向距离见表

D———D(4);mm

h垫片压紧力作用位置至螺栓中心圆的径向距离hCG

G———,G=(-)/2;mm

h系数见第章

0———(9)

h螺栓中心圆至H作用圆的径向距离见表

T———T(4);mm

K法兰外径与法兰内径之比值KAB

———,=/;

L系数见第章

———(9)

M操作状态下或预紧垫片时作用在法兰上的总力矩

0———,;N·mm

M由H产生的力矩分量MHh

D———D,D=DD;N·mm

M由H产生的力矩分量MHh

G———G,G=GG;N·mm

M由H产生的力矩分量MHh

T———T,T=TT;N·mm

m垫片系数见表

———(2)

N宽度根据垫片可能的接触宽度确定用以确定垫片基本密封宽度b

———,,0;mm

p设计内压力

———;MPa

p设计外压力见第章

e———(11);MPa

2

GB/T171861—2015

.

R从螺栓中心圆到法兰颈部与背部的交点间的径向距离

———;mm

对于整体式和带颈法兰

:

C-B

R

=-g1

2

T与K值有关的系数见图

———(2)

t法兰厚度

———;mm

t带翻边松式法兰的翻边厚度

l———;mm

t与法兰或翻边相连接的接管或壳体的公称厚度

n———;mm

t按整体式法兰计算时为厚度g的倍按松式法兰计算时为内压所需的接管壁厚的

x———,02,,

倍但不小于

2,6mm;mm

U与K有关的系数见图

———(2)

V整体式法兰系数见图

———(4)

V松式法兰系数见图

L———(6)

W操作状态或预紧垫片状态下法兰设计的螺栓载荷见

———(7.5);N

W操作状态下所需的最小螺栓载荷见

m1———(7.3);N

W预紧垫片所需的最小初始螺栓载荷见

m2———(7.3);N

w宽度根据法兰面和垫片之间的接触宽度确定用以确定垫片基本密封宽度b见

———,,0(

表

3);mm

Y与K有关的系数见图

———(2)

预紧密封比压为形成初始密封而必须施加在垫片或连接接触表面单位面积上的最小压

y———;

紧力

;MPa

Z与K有关的系数见图

———(2)

σ常温下螺栓许用应力

[]b———;MPa

σt设计温度下螺栓许用应力

[]b———;MPa

σ设计温度操作状态或常温下预紧垫片法兰材料的设计许用应力

[]f———()();MPa

σt设计温度操作状态或常温下预紧垫片接管颈部容器或管壁材料的设计许用应

[]n———()()、

力

;MPa

σ法兰颈部的计算轴向应力

H———;MPa

σ法兰环计算径向应力

R———;MPa

σ法兰环计算切向应力

T———;MPa

4总则

41采用本方法进行管法兰连接计算时仅需计及流体静压力及垫片压紧力的作用如果法兰承受的

.,。

是除了流体内外压力之外的其他外载荷应留出适当的余量

、,。

42对于管道上使用的系列管法兰推荐采用符合

.Class,GB/T9112~9124、GB/T13402、GB/T17241、

规定的系列管法兰但仅限定于各标准内的尺寸及压力温度额定值尺寸及压力

GB/T15530Class;-。-

温度额定值符合所有部分所有部分等

GB/T9112~9124、GB/T13402、GB/T17241()、GB/T15530()

标准规定的系列管法兰一般不需要进行计算不符合上述标准的管法兰包括法兰型式尺寸

Class,;(、、

压力温度额定值等应根据设计条件按本计算方法进行法兰强度和刚度校核

-),。

43螺栓连接法兰设计程序包括

.:

确定垫片材料型式

———、;

确定螺栓材料规格及数量

———、;

确定法兰材料密封面型式及结构尺寸

———、;

3

GB/T171861—2015

.

进行法兰强度设计许用应力校核

———();

进行法兰刚度校核

———。

44标准中主要条文的说明见附录进行螺栓法兰连接件设计时宜考虑的事项见附录

.A;B。

5材料

51法兰材料应符合的规定根据用户需

.GB/T9124、GB/T13402、GB/T17241.7、GB/T15530.8。

要允许选用符合相关标准的其他材料

,。

52使用铁素体钢制造并按本部分设计的法兰当法兰截面厚度大于时应作完全退火正火

.,50mm,、、

正火加回火或淬火加回火处理

。

53碳素钢或低合金钢锻制法兰应经正火热处理

.,。

54需要焊接的法兰材料应具有良好的焊接性含碳量超过的钢不应进行焊接

.。0.35%。

55螺栓双头螺柱螺母和垫圈应符合要求螺栓与双头螺柱的螺纹规格不宜小于

.、、GB/T9125。

如果使用螺纹规格小于的螺栓与双头螺柱铁基螺栓材料应采用合金钢应注意避免小直

M12。M12,。

径螺栓过载

。

56螺纹规格大于时应采用细牙螺纹

.M48,。

57带颈法兰应按下列要求进行制造

.:

带颈法兰宜采用钢坯锻造可用热轧或锻造的钢坯或锻棒经机加工制成加工后的法兰轴线

a);。

应与原钢坯或锻棒的长轴平行

;

带颈法兰不宜采用板材经机加工制成若采用应符合下述要求

b);,:

钢板应经超声检测无分层缺陷

1);

钢板应先弯制并对焊成环状钢板原表面和加工后法兰轴线平行

2),;

圆环的对接接头应采用对焊全焊透结构

3);

圆环的对接接头应经焊后热处理及射线或超声检测用于确定焊后热处理和射线

4)100%;

探伤要求的厚度应为t或AB中的较小值

(-)/2;

法兰背部和颈部外表面应进行磁粉或液体渗透法检测

5)。

6法兰类型

61法兰类型结构图

.

见图为用于计算将法兰分为松式法兰整体式法兰任意式法兰三种类型本部分与

1。,、、。

钢制管法兰的类型分类对照见附录

GB/T9112—2010C。

62松式法兰

.

621图中和和是典型的松式法兰及其载荷和力

..1a)(1)、(1a)、(2)、(2a)、(3)、(3a)、(4)(4a)(4b)(4c)

矩的位置

。

622焊缝和其他结构细节也应满足上述相应图形中的尺寸要求

..。

623松式法兰不与接管颈部容器或管壁有效相连成一整体结构在进行这种类型法兰的设计时认

..、,,

为这种连接方法不会产生与整体式连接方法相同的机械强度

。

63整体式法兰

.

631图中及是典型的整体式法兰以及载荷和力矩的位置

..1b)(5)、(6)、(6a)、(6b)(7)。

632焊缝和其他结构细节也