通过两个具体算例对压力容器长颈对焊法兰进行优化设计，分析了锥颈高度和法兰厚度对法兰轴向应力、径向应 力和切向应力三项主要应力的影响。计算结果表明，当调整至法兰厚度和锥颈高度相近时，三项主要应力值均接近满应力 值。这样的优化设计使得法兰结构紧凑，受力合理，减轻重量，可显著降低法兰成本。对小直径且压力不高的长颈对焊法 兰，在保证法兰锥颈段斜率<1:3的前提下，法兰可以不带直边段。

    长颈对焊法兰是压力容器中最常用的设备法 兰，NB/T 47023-2012标准^[7]虽然给出了公称压力 为0.6〜6.4MPa、工作温度-70°C~450°C的碳钢和 低合金钢制压力容器长颈对焊法兰，但法兰、螺 柱、螺母及垫片材料需完全按标准中匹配表和修 正表执行，受到诸多限制，而且在工程实际中很 多长颈对焊法兰都超出了NB/T 47023-2012标准的 范围，如不锈钢法兰或工作温度超过450C的长 颈对焊法兰等，这时都要按GB/T 150.3-2011进行 非标法兰设计计算。笔者通过两个具体计算实例 对S30408III长颈对焊法兰和15CrMoIII长颈对焊 法兰进行优化设计，分析了锥颈高度和法兰厚度 等对法兰轴向应力、径向应力和切向应力三项主 要应力的影响，给出了长颈对焊法兰优化设计的 建议，可供压力容器相关设计人员参考。另外， 笔者还借鉴了一些大型设计院和工程公司的法兰 设计方案，对小直径且压力不高的长颈对焊法 兰，建议在法兰设计时不带直边段，但要按GB/T 150.3-2011要求保证法兰锥颈段斜率31:3,这样设 计可以显著降低法兰成本。
    某容器法兰材质为S3 0408III，设计温 度300C;设计压力2.6MPa;对接筒体规格 为DN1000 X 14mm，选用缠绕垫：m = 3.0， y=69MPa;常温下法兰许用应力[〇]=137MPa，设 计温度下法兰许用应力[〇 ]/ =85MPa，螺柱材质为 35CrMoA，规格M30，数量48个，不考虑腐蚀裕 量。
笔者首先参照NB/T 47023-2012标准设备 法兰的外形尺寸进行设计计算，法兰外径为 中1215mm，法兰内径为$ 1000mm，螺栓圆直径 为中1155mm，法兰有效厚度为100mm，锥颈高度 h=42mm，颈部大端有效厚度g1=36mm，颈部小端 有效厚度g0取对接筒体厚度14mm。然后进行初步 计算，轴向应力〇H=199.25MPa>1.5[叫/，综合 应力max(0.5( 〇 _H + 〇 _R), 0.5( 〇 _H + 〇 _T)) =136.01MPa >[〇]/，法兰强度校核不合格。此时，有部分设 计人员会盲目増加法兰厚度，直至校核合格，这 是不可取的，盲目加厚法兰会造成材料浪费，而 且法兰受力也不合理。
当轴向应力过大或过小时，应采取调整锥 颈尺寸的方法来处理，可以调整锥颈厚度或锥颈 高度。轴向应力的最大值通常位于锥颈小端截面 上，从系数f可以判断出。系数f为锥颈小端的应力。
与大端的应力之比，当f大于1时，应力最大值在锥 颈的小端，f小于等于1时，应力最大值在锥颈的大 端。本算例中，为了便于与筒体对接，锥颈小端 厚度取筒体厚度，不做调整；锥颈大端有效厚度 需按GB/T 150.3中表7-3LA最小值的规定，

锥颈高度h/ mm	轴向应力计 算值/MPa	轴向应力许 用值/MPa	径向应力计 算值/MPa	径向应力许 用值/MPa	切向应力计 算值/MPa	切向应力许 用值/MPa	综合应力计 算值/MPa	综合应力许 用值/MPa	校核结果
55	167.82	127.5	18.29	85	64.85	85	116.34	85	不合格
65	143.75	127.5	19.27	85	59.71	85	101.73	85	不合格
75	120.80	127.5	20.11	85	55.34	85	88.07	85	不合格
78	114.22	127.5	20.34	85	54.16	85	84.19	85	合格