河北喜利得管道设备有限公司

容器及管道可拆卸的密封连接形式比较多，如螺纹连接、承插式连接以及碳钢法兰连接等，其中法兰连接由于结构简单、装拆方便，在工业中应用最为普遍。法兰连接结构主要由法兰、螺栓及垫片组成，其依靠螺栓预紧力把两部分设备或管道的法兰环连接在一起，同时压紧垫片，使连接处达到密封。法兰连接是“螺栓一垫片一船用法兰密封系统”的总称，它拆卸方便、强度高、密封性能良好。
流程工业中，国标法兰连接作为重要的连接形式被广泛地应用于设备及管道中，作为连接密封的结构，要求其连接具有可靠的紧密性能和足够的强度。受螺栓预紧力及操作工况下介质压力、温度以及管系产生的附加弯矩和附加轴向力等载荷作用，连接接头处易发生泄漏，导致密封失效，不仅浪费能源，对环境造成严重污染，损害人体健康，甚至导致爆炸等灾难性事故。如1984年的印度博帕尔市联合农药厂的氯气泄漏事件，是历史上最严重的工业意外，影响巨大，造成2.5万人直接死亡，SS万人间接致死，20多万人永久残废的人间悲剧。
在炼油、化工和核能等过程工业的装置中，有很多设备或管道的国标法兰装置长期处于高温下运行工作。由于在高温下会引起密封垫片的蠕变松弛以及加速老化，从而使得其压缩回弹性能下降，再加上工况温度和压力的波动，使得密封垫片上的密封比压逐渐降低，最终可能会导致法兰连接系统的密封失效。高温也会导致螺栓和法兰的蠕变变形，使得螺栓预紧力失效，法兰产生翘曲偏转，也会导致密封失效，发生泄漏。据记载，炼油装置烟气法兰接头的泄漏，石化企业中高温高压加氢装置的法兰发生泄漏着火，电厂过热蒸气法兰接头泄漏等经常发生，对于这些法兰接头都是在高温下工作，有的已超过5000C。碳钢法兰连接接头的密封失效不但直接影响了装置的高负荷运行，而且也会引起停工检修所造成十分可观的经济损失。
面对高温、高压及压力温度波动等苛刻的工作条件，对新型密封材料的研制及优化法兰连接接头的迫切要求，对法兰连接的设备和管道的强度和紧密性的要求也随来越高。从而使得法兰接头和密封垫片的研究逐渐引起世界上各国家、行业组织和企业的广泛重视。因此，对螺栓法兰连接工作机理作出更加深入的理解，在有关标准和规定方面更加优化，并据此设计出既能满足强度要求又能有良好紧密性能的螺栓法兰连接件已经成为当前长盛不衰的一个课题。尽管多数法兰的己经标准化，但在设计法兰连接的分析上也存在很多的问题，许多国家研究人员仍继续研究，研究中主要的难点在于垫片的材料非线性和应力一应变时滞效应，对于螺栓法兰接头研究强度和紧密性是不可分割的，不能单独对其进行分析和研究，必须通过连接件作为一整体来分析其强度及紧密性。目前的设计规范没有提到泪度对法兰连接紧密性的影响，尤其对高温下法兰连接的研究颇为少见。因此对高温下法兰连接的紧密性分析研究具有重要意义。高温下法兰连接系统的紧密性研究是一个热一固祸合场问题，温度的影响对国标船用法兰各连接件的性能的变化，变形协调很复杂，目前多采用数值模拟方法对其进行研究。本文利用ANSYS有限元软件对高温下螺栓法兰系统的应力一应变，温度场以及热一固祸合场进行了分析，对解决国标碳钢法兰系统在高温下的紧密性具有一定的参考价值。
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