通過(guò)兩個(gè)具體算例對(duì)壓力容器長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析了錐頸高度和法蘭厚度對(duì)法蘭軸向應(yīng)力、徑向應(yīng) 力和切向應(yīng)力三項(xiàng)主要應(yīng)力的影響。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)調(diào)整至法蘭厚度和錐頸高度相近時(shí)，三項(xiàng)主要應(yīng)力值均接近滿應(yīng)力 值。這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)使得法蘭結(jié)構(gòu)緊湊，受力合理，減輕重量，可顯著降低法蘭成本。對(duì)小直徑且壓力不高的長(zhǎng)頸對(duì)焊法 蘭，在保證法蘭錐頸段斜率<1:3的前提下，法蘭可以不帶直邊段。

    長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭是壓力容器中最常用的設(shè)備法 蘭，NB/T 47023-2012標(biāo)準(zhǔn)^[7]雖然給出了公稱壓力 為0.6?6.4MPa、工作溫度-70°C~450°C的碳鋼和 低合金鋼制壓力容器長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，但法蘭、螺 柱、螺母及墊片材料需完全按標(biāo)準(zhǔn)中匹配表和修 正表執(zhí)行，受到諸多限制，而且在工程實(shí)際中很 多長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭都超出了NB/T 47023-2012標(biāo)準(zhǔn)的 范圍，如不銹鋼法蘭或工作溫度超過(guò)450C的長(zhǎng) 頸對(duì)焊法蘭等，這時(shí)都要按GB/T 150.3-2011進(jìn)行 非標(biāo)法蘭設(shè)計(jì)計(jì)算。筆者通過(guò)兩個(gè)具體計(jì)算實(shí)例 對(duì)S30408III長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭和15CrMoIII長(zhǎng)頸對(duì)焊 法蘭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析了錐頸高度和法蘭厚度 等對(duì)法蘭軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力三項(xiàng)主 要應(yīng)力的影響，給出了長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭優(yōu)化設(shè)計(jì)的 建議，可供壓力容器相關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。另外， 筆者還借鑒了一些大型設(shè)計(jì)院和工程公司的法蘭 設(shè)計(jì)方案，對(duì)小直徑且壓力不高的長(zhǎng)頸對(duì)焊法 蘭，建議在法蘭設(shè)計(jì)時(shí)不帶直邊段，但要按GB/T 150.3-2011要求保證法蘭錐頸段斜率31:3,這樣設(shè) 計(jì)可以顯著降低法蘭成本。
    某容器法蘭材質(zhì)為S3 0408III，設(shè)計(jì)溫 度300C;設(shè)計(jì)壓力2.6MPa;對(duì)接筒體規(guī)格 為DN1000 X 14mm，選用纏繞墊：m = 3.0， y=69MPa;常溫下法蘭許用應(yīng)力[〇]=137MPa，設(shè) 計(jì)溫度下法蘭許用應(yīng)力[〇 ]/ =85MPa，螺柱材質(zhì)為 35CrMoA，規(guī)格M30，數(shù)量48個(gè)，不考慮腐蝕裕 量。
筆者首先參照NB/T 47023-2012標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 法蘭的外形尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，法蘭外徑為 中1215mm，法蘭內(nèi)徑為$ 1000mm，螺栓圓直徑 為中1155mm，法蘭有效厚度為100mm，錐頸高度 h=42mm，頸部大端有效厚度g1=36mm，頸部小端 有效厚度g0取對(duì)接筒體厚度14mm。然后進(jìn)行初步 計(jì)算，軸向應(yīng)力〇H=199.25MPa>1.5[叫/，綜合 應(yīng)力max(0.5( 〇 _H + 〇 _R), 0.5( 〇 _H + 〇 _T)) =136.01MPa >[〇]/，法蘭強(qiáng)度校核不合格。此時(shí)，有部分設(shè) 計(jì)人員會(huì)盲目増加法蘭厚度，直至校核合格，這 是不可取的，盲目加厚法蘭會(huì)造成材料浪費(fèi)，而 且法蘭受力也不合理。
當(dāng)軸向應(yīng)力過(guò)大或過(guò)小時(shí)，應(yīng)采取調(diào)整錐 頸尺寸的方法來(lái)處理，可以調(diào)整錐頸厚度或錐頸 高度。軸向應(yīng)力的最大值通常位于錐頸小端截面 上，從系數(shù)f可以判斷出。系數(shù)f為錐頸小端的應(yīng)力。
與大端的應(yīng)力之比，當(dāng)f大于1時(shí)，應(yīng)力最大值在錐 頸的小端，f小于等于1時(shí)，應(yīng)力最大值在錐頸的大 端。本算例中，為了便于與筒體對(duì)接，錐頸小端 厚度取筒體厚度，不做調(diào)整；錐頸大端有效厚度 需按GB/T 150.3中表7-3LA最小值的規(guī)定，

錐頸高度h/ mm	軸向應(yīng)力計(jì) 算值/MPa	軸向應(yīng)力許 用值/MPa	徑向應(yīng)力計(jì) 算值/MPa	徑向應(yīng)力許 用值/MPa	切向應(yīng)力計(jì) 算值/MPa	切向應(yīng)力許 用值/MPa	綜合應(yīng)力計(jì) 算值/MPa	綜合應(yīng)力許 用值/MPa	校核結(jié)果
55	167.82	127.5	18.29	85	64.85	85	116.34	85	不合格
65	143.75	127.5	19.27	85	59.71	85	101.73	85	不合格
75	120.80	127.5	20.11	85	55.34	85	88.07	85	不合格
78	114.22	127.5	20.34	85	54.16	85	84.19	85	合格