NB/T47023等容器法蘭的剛度指數(shù)J是個讓人比較糾結(jié)的問題。若作為換熱器的管箱法蘭，在用SW6進(jìn)行計算時，經(jīng)常會碰到法蘭剛度系數(shù)J接近或大于1的情況，尤其是在DN、PN或設(shè)計溫度較小的時候。

以DN1200，PN1.6，16Mn鍛件制，FM密封面，配纏繞墊，40MnB螺柱，的標(biāo)準(zhǔn)NB/T47023長頸對焊法蘭為例，其中在-20~200℃間，最大允許工作壓力為1.6MPa。

但計算表明，在0.1MPa，65℃工況下，且不考慮腐蝕余量C₂，雖然其四個應(yīng)力指標(biāo)合格且有余量，剛度系數(shù)J已達(dá)0.919。

若考慮腐蝕余量C₂=3，即計算時內(nèi)徑輸為1200+2倍C₂=1206，頸部大小端厚度輸為標(biāo)準(zhǔn)值減C₂，其四個應(yīng)力指標(biāo)仍然合格，但J=1.27>1，SW6程序提示法蘭環(huán)厚度應(yīng)至少為80，遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)值64。

需要指出的是，對于操作載荷較小、法蘭設(shè)計力矩M_o取決于螺栓預(yù)緊力的法蘭，設(shè)計溫度越小，其M_o反而越大，J也就越大，見GB/T150.3的式7-15。

尺寸較小的標(biāo)準(zhǔn)容器法蘭，剛度都比較小，都可能存在按現(xiàn)行法蘭設(shè)計方法，校核不通過的問題。這是有“歷史原因”的。

ASME VIII-1是在2004版中提出了法蘭剛度系數(shù)J這一單獨(dú)的指標(biāo)，作為Waters法蘭設(shè)計方法的補(bǔ)充[1]。GB/T150也是在2011版才借鑒ASMEVIII-1引入法蘭剛度系數(shù)J，此前的98版GB150是沒有的。但NB/T47023等容器法蘭最早的一版標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于1990年。

雖然Waters法沒有單獨(dú)的法蘭剛度指標(biāo)，但Waters法通過對法蘭五項應(yīng)力的全面控制，對于較大的錐頸厚度，法蘭剛度是有保證的，這也得到了長期實踐的證明[1]。

也就是說，長期的使用經(jīng)驗證明，Waters法是行之有效的，、NB系列標(biāo)準(zhǔn)容器法蘭也是安全可靠的[2]。

ASME VIII-1強(qiáng)制性附錄2中的2-14指出，“Successful service experience may be used as an alternative to the flange rigidity rules forfluid services that are nonlethal and nonflammable and designed within thetemperature range of ?20°F (?29°C) to 366°F (186°C) without exceeding design pressuresof 150psi (1035kPa) .”即對危害性不大的介質(zhì)，在操作溫度和壓力不高的情況下，若有成功的實踐經(jīng)驗，可以不考慮剛度系數(shù)J。

ASME VIII-1這樣“有所保留”的規(guī)定，個人認(rèn)為，要比GB/T150.3的7.1.1，“一刀切”地規(guī)定NB系列容器法蘭可免除計算，要來得科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)。

最后，個人的操作建議：

1. 對于介質(zhì)具有危害性等重要場合，標(biāo)準(zhǔn)法蘭也應(yīng)進(jìn)行校核，并保證腐蝕前、腐蝕后法蘭的應(yīng)力及剛度系數(shù)合格，并留出裕量。

2. 對于介質(zhì)危害性小等要求不高的場合，若法蘭校核不通過，可援引GB/T150.3之7.1.1這一“豁免條款”，選用“嚴(yán)格意義上的標(biāo)準(zhǔn)法蘭”，即包括緊固件及墊片材料等完全依照標(biāo)準(zhǔn)確定，并且不存在除內(nèi)外壓、螺栓預(yù)緊力之外的其它載荷。或者選用PN等級較高的標(biāo)準(zhǔn)法蘭。

參考文獻(xiàn)

[1] 桑如苞. 美國ASME法蘭設(shè)計剛度計算方法分析.石油化工設(shè)計, 2009,(1)

[2] 馮清曉, 桑如苞. 修正的Waters法蘭設(shè)計方法與ASME法蘭設(shè)計剛度計算法的分析比較. 石油化工設(shè)備技術(shù), 2010, 31(3)

其實，之前我們討論過類似的問題，見《嚴(yán)守法蘭的標(biāo)準(zhǔn)底線，審慎對待計算免除》