問題：錐殼小端能否不帶筒節(jié)，直接與法蘭連接？

一. 我們先來看HG/T20583的兩個條文：

(1). 6.2.4規(guī)定：“標準錐形封頭大端或小端的直邊高度不能滿足計算出的圓筒加強段長度時，應(yīng)通過調(diào)整封頭的直邊高尺寸或與其相連筒體的尺寸來使其滿足”。

按GB/T25198，DN2000及以下的封頭（包括錐形封頭）直邊段長度一般為25mm，DN2000以上的為40mm。直邊段長度也不能太長，既浪費又加工不便。

(2). 6.3.3規(guī)定：“以內(nèi)徑為基準的標準橢圓形封頭、折邊錐形封頭…與標準壓力容器法蘭連接時，封頭的直邊高度應(yīng)符合法蘭連接的要求，不能滿足時應(yīng)增設(shè)筒體短節(jié)”。

容器法蘭標準NB/T47020的6.5.2規(guī)定，與長頸法蘭相連接的筒體長度應(yīng)不小于sqrt(DN*t)。而按GB150釋義，GB/T150.3的5.11.1中橢圓封頭與整體式法蘭連接的結(jié)構(gòu)，橢圓封頭與法蘭是分別進行設(shè)計計算的，似乎并不遵守NB47020筒體最小長度sqrt(DN*t)的規(guī)定。

二. 錐殼大小端的加強計算

錐殼大、小端與圓筒的連接處因總體不連續(xù)引起較大的局部應(yīng)力，可采用設(shè)置加強段、設(shè)置折邊段兩種方法減小應(yīng)力。

無折邊錐殼大端與筒體的連接處[1]，最大應(yīng)力為軸向的薄膜應(yīng)力疊加彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力起控制作用。若采用設(shè)置加強段，錐殼上的加強段長度應(yīng)不小于錐殼局部彎曲應(yīng)力的衰減長度，圓筒上的加強段長度應(yīng)不小于圓筒上局部軸向彎曲應(yīng)力的衰減長度。

無折邊錐殼小端與筒體的連接處[1]，最大應(yīng)力為環(huán)向的薄膜應(yīng)力，該應(yīng)力起控制作用。同樣，錐殼上、筒體上的加強段長度應(yīng)不小于局部環(huán)向薄膜應(yīng)力的衰減長度。

若采用折邊方法，大端過渡折邊的厚度按當(dāng)量碟形封頭計算。而對于帶折邊內(nèi)壓錐殼小端，GB150要求與無折邊內(nèi)壓錐殼小端一樣設(shè)置加強段，這點與ASME VIII-1不同。

總的來說，GB/T150.3的錐殼計算是比較復(fù)雜的，但有以下“結(jié)論”：

有幾點需要注意：

(1). GB/T150.3的5.6.1.3要求，外壓錐殼應(yīng)首先滿足該設(shè)計條件下的強度要求。如對于-0.1MPa的錐殼，SW6就首先按0.1MPa進行了內(nèi)壓計算。

(2). GB/T150.3內(nèi)壓錐殼大小端的加強計算有“圖表法”（5.6.4.1~5.6.4.3）、“公式法”（5.6.4.4，也適用僅有內(nèi)壓的情況）兩種，但兩種方法計算結(jié)果不太一致，有時讓人莫衷一是[2]。外壓錐殼僅有“公式法”。

(3). SW6外壓錐殼計算書的“厚度計算”部分，大端筒體和小端筒體的外壓計算長度均為L_L+L_e+L_sm，但該處錐殼的計算長度為L_e（GB150并不要求進行計算，見150問題解答3-8），而不是L_L+L_e+L_sm。

三. 連接處的加強設(shè)計與外壓下是否作為支撐線的區(qū)別

錐殼大小端與筒體連接處的加強設(shè)計，是為防止因局部應(yīng)力引起的局部失穩(wěn)。與外壓作錐殼大小端是否作為支撐線時，校核該處的慣性矩，是兩回事。

在錐殼端部與筒體連接處，也可以設(shè)置加強圈提供截面積，來代替在特定長度范圍內(nèi)增加錐殼、筒體厚度的加強方法，參見5.6.4.4.1和5.6.4.4.2小節(jié)的最后一段。對于外壓錐殼需要注意的是，如果要將端部作為支撐線，還應(yīng)校核加強圈的慣性矩。

四. 錐殼與筒體的連接

帶折邊的內(nèi)外壓錐殼大端與筒體連接處都無需進行加強設(shè)計，也就不存在加強段長度問題，可以直接與法蘭、平蓋等連接，但這種情況少見。

外壓錐殼小端如果帶折邊無需進行加強設(shè)計，所以僅受外壓的帶折邊錐殼小端似乎也可以直接和法蘭、平蓋等連接。但如前文第二點（1）中所述，外壓錐殼是要以內(nèi)壓進行強度計算的，所以帶折邊錐殼小端無論如何都存在加強設(shè)計的問題了。

不帶折邊的錐殼，無論大小端都需要加強設(shè)計，都要考慮加強段長度。

所以，按GB150的規(guī)定，不論帶不帶折邊，錐殼小端都應(yīng)有直邊段或設(shè)置筒節(jié)，滿足加強段長度的要求，才能與法蘭或平蓋等連接。若與法蘭連接，法蘭的直邊段可以和錐殼的直邊段一起納入作為“筒體的加強段長度”。

五. ASMEVIII-1的相關(guān)內(nèi)容

ASME VIII-1錐殼的設(shè)計內(nèi)容見UG-32, UG-33及強制性附錄1-5，1-8。

與GB150有兩點最大的不同：

(1). 前面也提到了，ASME VIII-1中只要帶折邊，無論大小端都不需要進行加強設(shè)計。

(2). ASME VIII-1強制性附錄1-5的(d)(2)和(e)(2)都規(guī)定了若筒體小于加強段長度，可以只考慮錐殼上的有效加強面積，即“任何所需的附加加強面積應(yīng)加到錐殼上”。

參考文獻

[1] GB150標準釋義

[2] 丁伯民. 對GB150《壓力容器》有關(guān)內(nèi)容的商榷——內(nèi)外壓錐形封頭和變徑段設(shè)計. 化工設(shè)備與管道, 2015, 52(3)