寂静回声 发表于 6 天前

DN200以下的法兰(管件) PN10和PN16尺寸一致


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各国法兰标准(如中国GB/T 9113、欧洲EN 1092、国际ISO 7005等)在制定时,针对小口径(通常DN≤200)、中低压力等级(PN10/PN16) 采用了“尺寸合并”原则。
原因是小口径管件的结构强度本身具有较大冗余:即使设计压力从PN10(1.0MPa)提升到PN16(1.6MPa),在DN≤200的范围内,法兰的螺栓分布圆直径、螺栓孔数量/直径、法兰厚度等核心尺寸无需调整即可满足强度要求(通过材料力学计算验证,现有结构的刚度和承载能力足以覆盖两种压力等级)。
标准统一后,制造商可减少模具、库存成本,用户在安装时也无需严格区分两种规格(只需确保系统实际压力不超过所用管件的公称压力),提升了工程便利性。
法兰的承载能力与口径(DN) 和压力(PN) 直接相关,但两者并非完全线性关系:
对于小口径(DN≤200)管件,其法兰的密封面宽度、螺栓预紧力等参数对密封性能的影响远大于结构强度。即使压力从PN10升至PN16,只要材料强度(如碳钢的抗拉强度)足够,现有尺寸的法兰通过螺栓预紧即可保证密封,无需增大结构尺寸。
​而对于大口径(DN>200)管件,压力升高对法兰的环向应力、螺栓载荷影响更显著:此时PN16法兰需要更厚的法兰本体、更多/更大的螺栓(或更大的螺栓中心圆直径)来分散应力,因此尺寸会与PN10法兰产生明显差异。
PN10和PN16法兰的尺寸统一,并非忽略压力差异,而是通过材料性能进行了补充:
通常情况下,PN16法兰会选用强度稍高的材料(或相同材料但严格控制力学性能指标),例如碳钢法兰中,PN16可能要求更高的屈服强度,以在相同尺寸下承受更高压力。
​标准中对“尺寸相同但压力不同”的管件,会通过温度-压力额定值(Pressure-Temperature Rating) 进行限制:例如同一种材料的PN16法兰,在高温下的允许工作压力低于PN10法兰(因材料强度随温度升高而下降),通过这种“动态适配”确保安全,而非单纯依赖尺寸差异。

尽管尺寸相同,但PN10和PN16的法兰需明确标识压力等级,避免误用。监理和检查机构通常仅认可标识,而非实际尺寸。

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