設(shè)備法蘭計(jì)算時，小端厚度應(yīng)該輸入法蘭小端厚度還是應(yīng)該輸入筒體厚度？

這個問題一直以來爭論不休。認(rèn)為輸入法蘭厚度和筒體厚度的都有，很難互相說服。因?yàn)镹B和GB150是不同的。

作者建議在軟件中應(yīng)該一般應(yīng)該輸入較薄件（筒體的厚度），原因如下：

1.法蘭的計(jì)算各國都用的是Waters法，從計(jì)算原理上來說，法蘭分為3部分，環(huán)板，錐頸，圓筒（直邊段）三者構(gòu)成的兩對不連續(xù)連接問題。其中錐頸高度為h，圓筒高度為h0=sqrt(Bg0)。一般來說直邊高度達(dá)不到h0，如果輸入法蘭小端厚度，那么是偏于冒進(jìn)的，相當(dāng)于有一段很長的材料缺失。從計(jì)算模型來講，應(yīng)該輸入較薄件（筒體的厚度）。

比如CODAP的規(guī)范中，也是采用的waters法，整體法蘭的g0和l0=sqrt(Dg0)都有詳細(xì)的說明。從圖示可以很直觀的看出，應(yīng)該取筒體的厚度。

2.雖然GB150對于小端厚度寫的是：“法蘭頸部小端有效厚度”，我們可以看看其他規(guī)范是如何描述的。ASME對于大端厚度是：“g1=thickness of hub at back of flange”小端厚度是：“g0=thickness of hub at small end”小端厚度并沒有提及是法蘭小端厚度。EN13445與ASME的英文描述一致。所以從規(guī)范的描述來說，小端應(yīng)取較薄件厚度，而不是法蘭小端厚度。

3.法蘭剛度與g0平方成反比。法蘭不會因?yàn)樾《撕穸仍黾恿耍ㄍ搀w厚度沒有），法蘭系統(tǒng)整個剛度就大幅度增加。如果與法蘭與筒體對接的厚度很薄，法蘭應(yīng)該怎么偏轉(zhuǎn)還怎么偏轉(zhuǎn)，不會因?yàn)樾《嗽黾恿艘稽c(diǎn)點(diǎn)材料而使整個剛度有了飛躍性的提高。所以從控制法蘭剛度的角度講應(yīng)該輸入較薄件厚度。

4.從另一個方面來講，對于ASME/EN設(shè)計(jì)來說，沒有NB法蘭標(biāo)準(zhǔn)，他們的設(shè)備法蘭都做成了法蘭頸部頎長與筒體等厚，是不是可以從側(cè)面說明應(yīng)該輸入較薄件的厚度。

但是將h0定義成一段必須要保證的長度，那么很難解釋為什么整體法蘭與封頭可以直接焊接，而不需要保證有h0的長度。如下圖取自標(biāo)準(zhǔn)GB150.3-2011 圖5-26帶法蘭凸形封頭。

當(dāng)然也可以從另一方面來理解，封頭對法蘭有加強(qiáng)作用，封頭轉(zhuǎn)角處受到的是壓應(yīng)力，法蘭小端受到的薄膜應(yīng)力是拉應(yīng)力，與法蘭疊加的效果是使兩者受力均變好。所以各國規(guī)范對此種結(jié)構(gòu)都認(rèn)為可以分開單獨(dú)計(jì)算。

GB150的法蘭計(jì)算未考慮法蘭小端部分的環(huán)向薄膜應(yīng)力，比如ASME計(jì)算法蘭時，需要按照內(nèi)壓計(jì)算法蘭小端厚度。GB150未考慮，可能會造成直邊段的厚度非常薄，連薄膜應(yīng)力都通不過的情況下，法蘭計(jì)算通過了。這也會造成一些風(fēng)險(xiǎn)。

但是是不是說法蘭小端厚度必須一定要和筒體做成一樣厚呢？我覺得答案是不一定的。原因還是從另一個角度解讀Waters法說起。

Water法要求筒體和法蘭有相同的承載能力。但是G0和h0的數(shù)值只考慮了幾何尺寸，實(shí)際上他們的強(qiáng)度是由許用應(yīng)力值和幾何尺寸一起控制的。單單講幾何尺寸（相當(dāng)于只核算法蘭的抗彎剛度）是不全面的，特別是法蘭的許用應(yīng)力比筒體的許用應(yīng)力低的情況下。應(yīng)保證法蘭應(yīng)力*法蘭小端厚度應(yīng)不小于筒體應(yīng)力*筒體厚度。

比如法蘭（不銹鋼）許用應(yīng)力80MPa，筒體（碳鋼）許用應(yīng)力為160MPa。筒體取的10mm，這時法蘭計(jì)算時取筒體的厚度，計(jì)算將非常難以通過。因?yàn)榉ㄌm小端取10mm，可能局部薄膜應(yīng)力通不過。這時應(yīng)該同時考慮幾何尺寸與強(qiáng)度。法蘭小端應(yīng)該取10*160/80=20mm。才能做到Waters法的模型假設(shè)，他們的強(qiáng)度是連續(xù)的。法蘭小端與筒體連接是只要1:3削邊然后對接即可。

這一點(diǎn)在ASME B16.5中有一些描述。

其中的(c)寫的比較詳細(xì)：當(dāng)最小兩者屈服強(qiáng)度不一致時，法蘭小端厚度應(yīng)至少為管子厚度t乘以管子和法蘭的應(yīng)力比值。

綜上所述，一般情況下設(shè)備法蘭計(jì)算時小端厚度應(yīng)該取筒體的厚度，同時法蘭小端厚度也應(yīng)該考慮內(nèi)壓薄膜應(yīng)力的影響，不能太小。當(dāng)法蘭與筒體的許用應(yīng)力相差較多時（一般出現(xiàn)在法蘭是不銹鋼，筒體是碳鋼復(fù)合板），法蘭小端厚度應(yīng)該達(dá)到筒體的等效強(qiáng)度。