CAESAR II的法兰泄漏

CAESAR II的法兰泄漏/应力计算模块
李敬琦
CII的法兰泄漏/应力计算工具，主要用两种不同的方法，一种用于计算应力一种用于评估法兰泄漏。

其中应力计算来自于（1）ASME Section VIII和（2）ASME B16.5 Rating Tables。

泄漏计算也是基于B16.5 Rating。

泄漏是与相关的法兰刚度、垫片及螺栓有关的一个公式。

使用B16.5的应力法不考虑垫片的类型、法兰刚度或螺栓刚度。

B16.5法评估的泄漏趋势与法兰上的允许应力正比例，也就是说，一个具有更高允许值的法兰可阻止更高的力矩而不发生泄漏。

COADE提供的法兰泄漏功能，试图解决如此棘手的问题，提供了方程，去模拟象法兰这样的环形圆板柔性，及具有在力矩、轴向力和压力作用下旋转的能力。

这些相互关系设定－法兰内径与垫片有效作用圆直径间的距离要较垫片有效作用圆直径与螺栓圆直径之间的距离更小，也就是说（G－ID）＜（BC-G）。

其中，G是垫片有效承载直径，ID是法兰内径，BC是螺栓圆所在直径。

有一些有关法兰计算上的趋势：法兰越薄越会泄漏；法兰直径越大越会泄漏；越刚度大的垫片越会泄漏；泄漏是关于螺栓压紧应力的函数。

CII中的法兰泄漏校核模块输入界面被分成4部分。

第1部分是对法兰几何的描述。

第2部分是关于螺栓和垫片。

第3部分用于输入材料（法兰、螺栓）和应力相关的数据。

第4部分是外载荷数据输入。

下面是相关参数的意义与注意事项。

（1）Flange Type
法兰类型仅在进行ASME法兰应力计算时需要指定。

Integral Weld Neck 整体带颈对焊型法兰
Integral Slip on 整体平焊型法兰
Integral Ring 整体环型法兰
Loose Slip on 平焊滑套法兰
Loose Ring
环型滑套法兰
Lap Joint 松套法兰
Reverse
Bind
（3）Flange Rating
该项可选。

即为ASME B16.5上的法兰材料组号，如1.1、1。

2、2.1等。

如果此值大于1.10,则在此值用1.101。

（4）Flange Outside Diameter
输入法兰外径。

如果要进行法兰的ASME应力计算则需要指定该项；如果仅作法兰泄漏校核则该项可忽略不输入。

法兰外径数据可从ASME B16.5上得到。

注：CII提供了一个仅用于WN法兰的尺寸数据自动功能，可通过键盘组合键Ctrl+F打开。

但需要事先提供查询的条件，如法兰等级（如150、300等）、NPS、与法兰连接管的内径ID、管子的壁厚等（若为NPS24以上的法兰时还需要指定A或B系列。

这里所涉及的尺寸其单位为in。

用该工具，可实现WN法兰的几乎所有的数据（包括螺栓圆直径、螺栓数目、螺栓直径、法兰外径、内径、厚度等）
Flange Inside Diameter
Flange Thikness
Flange Face OD or Lap Joint Contact OD
对于除Lap Joint法兰外的其它法兰：输入法密封面的外径。

此程序使用法兰面外径和垫片外径的最小值去计算外侧的法兰接触点，但是当选择螺栓圆时使用最大值。

这样做以使螺栓不与垫片接触。

此程序使用法兰面ID和垫片ID的最大值去计算垫片的内侧接触点。

当计算接触垫片宽度以及垫片有效直径G时，需要指定该项数据。

对于Lap Joints法兰，输入Lap joint接触外径。

这通常是法兰面外径。

可详细参见ASME Section VIII, Division 1, Appendix 2, Figure 2-4, Sketches 1 and 1A.
Flange Face ID or Lap Joints Contact ID
对于除Lap Joint法兰外的其它法兰：输入法密封面的内径。

此程序使用法兰面内径ID和垫片ID的最大值去计算垫片的内接触点。

当计算接触垫片宽度以及垫片有效直径G时，需要指定该项数据。

对于Lap Joints法兰，输入Lap joint接触内径。

这通常是法兰内径。

可详细参见ASME Section VIII, Division 1, Appendix 2, Figure 2-4, Sketches 1 and 1A.
其它略。

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法兰泄漏的应用限制
1 －Full face gaskets cannot be modeled全平面垫片不能被模拟
2 －Leakage at self-energizing gaskets cannot be predicted 不能预知具有自紧功能的垫片泄漏
3 －Leakage for flanges with ring-type joints cannot be predicted 不能预知具
有环型接头法兰的泄漏
4 －Shear load effects on leakage are ignored 忽略了切向载荷对泄漏的影响
5 －The effect of the hub and pipe wall are not variable, and so are considered only approximately 法兰锥颈部分和管子壁厚的影响不作变化，因此仅作近似地考虑
6 －Leakage for joints made up of flexible gaskets should not be attempted. (The effect that very flexible gaskets have on leakage tends to be a function of other factors rather than the flexibility of the annular flange plate, and bolts.)。