一　引言
在化工企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)與檢修系統(tǒng)的安全隔離中，通常采取加盲板的辦法，現(xiàn)對(duì)盲板的受力情況做應(yīng)力分析給出了盲板厚度的計(jì)算方法。并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果即為盲板的最薄厚度。對(duì)盲板的使用也提出相應(yīng)的注意事項(xiàng)。

在化工企業(yè)中，經(jīng)常遇到邊生產(chǎn)邊檢修的情況，為了保證生產(chǎn)系統(tǒng)和檢修系統(tǒng)的有效隔離，通常采用在相關(guān)聯(lián)的管道的法蘭之間加盲板的辦法。這就涉及到盲板的選用問題，對(duì)于高壓盲板——無孔透徑墊，有成系列的產(chǎn)品可供選購，在此不再介紹。而對(duì)于中低壓盲板，都是由各單位自己用氣割制作一塊圓形的鐵板作為盲板來使用，而盲板的直徑和厚度大多憑經(jīng)驗(yàn)選取，沒有科學(xué)的依據(jù)。如果盲板選薄了，使用過程中變形，就很難從法蘭之間抽出來。如果盲板選厚了，法蘭之間的間距又不夠?qū)挘秃茈y插到法蘭之間去。另外，這也是一種材料的浪費(fèi)。不管盲板選得太厚還是太薄，這兩種情況均會(huì)給施工帶來不便。為了使用盡可能薄的盲板，又要保證盲板在使用過程中不發(fā)生變形，本文對(duì)盲板的受力情況做應(yīng)力分析并結(jié)合實(shí)例給出了盲板厚度的計(jì)算方法。其計(jì)算結(jié)果即為盲板的最薄厚度。對(duì)于不受壓的盲板，僅起到隔離和密封作用，在此也不做討論。

二　盲板的厚度計(jì)算

由于盲板兩面被法蘭壓緊，且盲板所受壓力在盲板上是均勻分布的，盲板受力的結(jié)果是使盲板變曲變形。由此可知，盲板可以按“周邊固定的承受均布載荷的平板封頭”來做應(yīng)力分析；盲板與管道之間不焊接，且管端有法蘭，故盲板基本不會(huì)對(duì)管道造成邊界應(yīng)力；對(duì)盲板做應(yīng)力分析主要考慮的是盲板受壓后彎曲變形的問題。

1平板封頭厚度計(jì)算

　　對(duì)圓形平板做內(nèi)力分析得出平板封頭的最大彎曲應(yīng)力為：



式中：σ_max——平板封頭的最大彎曲應(yīng)力，MPa；

K——與平板周邊支承方式有關(guān)的系數(shù)，無因次；

P——封頭承受的壓力，MPa；

D——管道直徑，mm；

S——平板厚度，mm。

1.2平板封厚度計(jì)算

　　由σ_max≤[σ]Φ和公式（1）得出平板封頭厚度計(jì)算公式：



式中：[σ]——設(shè)計(jì)溫度下鋼板的許用應(yīng)力，MPa；

Φ——焊縫系數(shù)；

C——壁厚附加量，由鋼板負(fù)偏差C₁、腐蝕裕量C₂組成，即C＝C₁+ C₂。

　　對(duì)盲板而言，（2）式中各項(xiàng)參數(shù)的具體選 用：

① 盲板的支承方式為周邊固定，K值取0.188；

② 在整張的鐵板上割盲板不會(huì)有焊縫存在，Φ值取1；

③ 取盲板使用壓力可能達(dá)到的最高值。

a. 為方便計(jì)算，P與[σ]取相同計(jì)量單位MPa.

b. 當(dāng)所使用的盲板較重時(shí)，要考慮盲板的自重，壓力要加一個(gè)自重修正值P_G＝盲板的重量/管道流通面積。

c. 當(dāng)被隔離的介質(zhì)為液體時(shí)，要考慮是否存在靜壓，靜壓值計(jì)算：

P＝ρgh/1×10⁶

式中：P——靜壓，MPa；

ρ——介質(zhì)密度，kg/m³；

g——重力加速度，9.8m/s²；

h——液位高度，m。

④ 盲板厚度S_c與管道公稱直徑D_c單位相同，當(dāng)計(jì)算所得盲板厚度小于3mm時(shí)，取3mm。即受壓盲板的最小厚度為3mm；

⑤ 由于盲板主要是受彎曲應(yīng)力，故許用應(yīng)力值就采用鋼板的許用彎曲應(yīng)力，其確定方法如下：

a. 盲板中存在的一次彎曲應(yīng)力，是沿板厚呈直線分布的。隨著內(nèi)壓的增長，首先是上、下表面進(jìn)入屈服，其他部分仍處于彈性狀態(tài)。雖然此時(shí)的最大彎曲應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到材料的屈服極限，但整個(gè)盲板除了上、下表面仍處于彈性狀態(tài)，因而不會(huì)導(dǎo)致盲板的失效。按照極限設(shè)計(jì)法的原則，只有當(dāng)平板整個(gè)截面上各點(diǎn)的應(yīng)力均達(dá)到屈服極限時(shí)，結(jié)構(gòu)才算失效。板此時(shí)所受的載荷稱為極限載荷，與這一載荷相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力：

σ_max＝1.5σ_s（3）

式中σ_b為材料的屈服極限，查“鋼板的許用應(yīng)力值”表可得。

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c. 結(jié)合式（3）、（4）可以得出鋼板的許用彎曲應(yīng)力值為

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式中n_s即為安全系數(shù)，實(shí)踐中為了使[σ_b]不超過σ_s，一般所選安全系數(shù)n_s≥1.5。將式（5）代入式（2）得：



式中鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力[σ] ^t可查“鋼板的許用應(yīng)力值”表可得。

d. 由于盲板特定的使用條件，使它在使用中允許有微量的永久變形，所以，n_s可以取比壓力容器設(shè)計(jì)中選用的要低的一些的值，相應(yīng)地式（6）有兩種特殊情況。

當(dāng)直徑<400mm溫度<300℃時(shí)，可取n_s＝1.0，



（6-1）

當(dāng)直徑≥400mm、溫度<300℃時(shí)，可取n_s＝1.5，



（6-2）

從適用條件和實(shí)踐結(jié)果看，式（6-1）在生產(chǎn)實(shí)踐中用得最多。

⑥C的確定，一般情況下盲板的厚度不會(huì)超過30mm，故鋼板負(fù)偏差值取0～1mm；由于盲板使用時(shí)間較短，腐蝕裕量可以不考慮。故C值結(jié)合計(jì)算結(jié)果的取整可在0～1mm范圍內(nèi)酌情選取。

　　計(jì)算出盲板的厚度后，盲板的直徑查管法蘭規(guī)格，取法蘭密封面直徑（一般法蘭規(guī)格尺寸的D₂值）即可。

　　例如：在DN200、PN16、常溫的管道法蘭上加盲板，單面受壓P＝0.686MPa鋼板材料20g，計(jì)算盲板規(guī)格。

　　查表DN200、PN16的管法蘭密封面直徑268mm，20g鋼板屈服極限245MPa，則按式（6-1）計(jì)算：



　　取C＝0.3mm則S_c＝3.7+0.3＝4.0mm

　　即盲板規(guī)格：厚4mm、直徑268mm，這一計(jì)算結(jié)果在實(shí)踐中使用一段時(shí)間后，拆下盲板檢查，盲板未發(fā)生變形。

三　盲板使用應(yīng)注意的問題

1密封與墊片選用，管法蘭一般使用石棉板墊密封，但盲板表面均不進(jìn)行二次加工，所以盲板表面不光滑，如采用普通的石棉板墊〔圖（b）所示〕容易在受壓后發(fā)生介質(zhì)的泄漏。因此需要改變石棉板墊的形式，盲板與法蘭之間的墊片采用與盲板相同的形狀〔圖（a）所示〕，這樣就可以避免使用后泄漏情況的發(fā)生。



2抽加盲板的施工要嚴(yán)格遵守《廠區(qū)盲板抽堵作業(yè)安全規(guī)程》（中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG 23013-1999）中“盲板抽堵作業(yè)安全要求”中的各項(xiàng)規(guī)定。有條件的廠最好建立專門的盲板臺(tái)賬，對(duì)廠生產(chǎn)區(qū)內(nèi)在用盲板進(jìn)行統(tǒng)一管理。

3不得采用關(guān)死閥門或在閥后石加棉板盲板密封的辦法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行隔離，一旦閥門內(nèi)漏或工人誤操作，生產(chǎn)系統(tǒng)的介質(zhì)很快就會(huì)鼓破石棉盲板進(jìn)入檢修系統(tǒng)，其后果不堪設(shè)想。 (王金平)