與球罐凸緣連接彎管的設計及計算

王艷艷 大慶油田設計院

與球罐凸緣連接彎管的設計及計算

王艷艷 大慶油田設計院

球罐整體凸緣補強結構是最普遍采用的補強結構，其焊接接頭為對接接頭，相對于其他接頭類型，其受力狀況好，應力集中程度小，且便于射線檢測，從而保證焊縫質量。為使工藝配管不產生附加應力，且便于管道的安裝，法蘭密封面應保持水平。凸緣中心線應垂直于開孔處球殼的法線（即球罐開孔處補強凸緣中心線是通過球心的），這樣可避免焊縫的咬邊、未焊透、橢圓孔和打磨困難等缺陷，確保焊縫的質量。凸緣中心線與球罐的豎直中心線有一夾角，管法蘭與凸緣之間需通過一段彎管連接，凸緣的位置及彎管的彎曲半徑可由公式求得。

球罐；凸緣；安裝位置；彎曲半徑

1 球罐開孔補強結構的選擇

球罐接管的補強結構有以下3種類型：①補強圈補強結構；②厚壁管補強結構；③整體凸緣補強結構[1]。當采用補強圈補強結構時，焊接接頭為角接接頭，沒有可靠的檢測手段，焊縫質量不易保證；當接管公稱直徑小于50mm時，一般采用厚壁管整體補強結構，這種補強結構的焊接接頭亦為角接接頭，存在焊縫質量不易保證的缺陷，可在法蘭頸一側焊一大小頭，使其頸部尺寸擴展到DN50mm，然后再選取標準凸緣進行球殼的開孔補強[2]；整體凸緣補強結構是最普遍采用的補強結構，其焊接接頭為對接接頭，相對于其他接頭類型，其受力狀況好，應力集中程度小，且便于射線檢測，從而保證焊縫質量。因此球罐接管補強應盡量采用凸緣補強結構。

為使工藝配管不產生附加應力，且便于管道的安裝，法蘭密封面應保持水平。凸緣中心線應垂直于開孔處球殼的法線（即球罐開孔處補強凸緣中心線是通過球心的），這樣可避免焊縫的咬邊、未焊透、橢圓孔和打磨困難等缺陷，確保焊縫的質量。凸緣中心線與球罐的豎直中心線有一夾角，管法蘭與凸緣之間需通過一段彎管連接，為了減小流體流動阻力，彎管彎曲半徑應盡量大，彎管兩端不應留有直邊，且彎管兩端的中心線必須與管法蘭和凸緣的中心線相切，由此才能達到防止發生角形連接結構、降低連接部位的變形協調應力，并提高設備安全性的目的。

2 彎管彎曲半徑的計算

整體凸緣補強結構示意圖見圖1。

圖1 整體凸緣補強結構

由圖1可以看出，當已知R、L、H時，凸緣的位置及彎管的彎曲半徑可由以下公式求得

綜合上述各式可得

3 法蘭安裝高度的計算

當已知R、L、R1時，凸緣的位置及法蘭密封面距球罐中心的距離可由公式（1）～（6）求得

利用上述公式，可以順利地求解彎管的彎曲半徑，法蘭密封面的位置及凸緣在球殼上的安裝位置等。

符號說明：

R為球罐內徑（mm）；R1為彎管的彎曲半徑（mm）；為彎管中心線弧長（mm）；φ為凸緣底面直徑（mm）；H2為凸緣高度（mm）；H為法蘭密封面到球罐中心之間的垂直距離（mm）；L為法蘭中心線到球罐中心之間的垂直距離(mm)；α為凸緣中心線與球罐中心線之間的夾角（°）；H1為法蘭高度（有大小頭時為法蘭與大小頭高度之和，mm）。

[1]徐英，楊一凡、朱萍．球罐和大型儲罐[M]．北京：化學工藝出版社，2005.

[2]燕利斌，吳亞輝．球罐接管設計及計算[J]．石油化工設備，2009，38（增刊）：4-6.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.020