高温法兰密封接头的可靠性分析

长期工作在高温下的螺栓法兰接头，由于密封垫片和螺栓的蠕变松弛，使得垫片上的残余应力逐渐减小，法兰接头的密封可靠性逐渐降低，并最终导致泄漏失效。在考虑垫片和螺栓蠕变的基础上，对法兰连接系统进行变形协调分析，建立了高温下法兰接头的变形协调方程，进而导出了泄漏率的极限方程；通过与法兰强度、螺栓强度的极限方程相结合，得出了利用Monte Carlo法计算高温螺栓法兰接头可靠度的方法，并给出了计算实例。     

无垫片焊唇密封法兰螺栓载荷的分析与计算

分析了无垫片焊唇密封元件---焊环在承受介质压力载荷时的受力及径向位移状况;指出现行设计规定的螺栓载荷不能约束焊环的径向位移,焊环与法兰的连接焊缝承受了焊环的径向拉力;提出了由螺栓载荷平衡焊环与法兰之间静摩擦力和介质的压力载荷;并给出了螺栓载荷的计算方法。此外,还分析了高温下焊环与法兰存在热膨胀差时,焊环的受力及径向位移状况,提出了采用热当量压力计算螺栓载荷的方法。     

压缩机管道法兰泄漏的有限元分析

往复压缩机管道法兰泄漏分析,是压缩机管道分析中的一个挑战性问题。使用ANSYS有限元程序进行管道法兰泄漏分析的一般过程,包括使用法兰螺栓预紧力单元和法兰面接触单元,并研究了法兰螺栓预紧力大小对法兰泄漏和法兰应力的影响,为进行压缩机管道法兰泄漏分析提供了技术参考。     

无垫片密封焊密封法兰设计计算

无垫片密封焊密封的法兰在国内外化工、炼油和原子能工业的压力容器上得到了较好的应用,而且越来越多。这种法兰特别适用于温度较高、低温而容易引起螺栓松弛或松脱造成泄漏以及操作介质渗透性强或不允许有任何轻微泄漏的场合。     

非金属垫片螺栓法兰连接寿命评价

分析非金属垫片密封的时效特性,考虑高温条件下材料退化和垫片载荷松弛过程对密封性能的影响,依据多孔介质理论,建立非金属垫片密封的时效泄漏模型.将螺栓法兰连接系统寿命划分为密封寿命和部件寿命.提出密封寿命试验方法,在考虑垫片泄漏特性变化的基础上,基于指标泄漏率分析螺栓法兰连接系统密封寿命;基于蠕变和疲劳损伤准则分析高温螺栓的剩余寿命,探讨螺栓法兰连接系统的密封寿命和各部件寿命之间的关系.建立螺栓法兰连接系统的寿命预测最弱环模型,将垫片的变形特性和泄漏特性统一于螺栓法兰连接系统中进行研究,提出基于指标泄漏率和结构完整性的螺栓法兰连接系统寿命评价方法.     

基于螺栓-法兰连接紧密性理论的弹性垫圈优化设计

提出了带有弹性垫圈的螺栓-法兰连接系统紧密性分析方法，并以弹性垫圈的最大回弹量为优化目标，建立了优化设计的数学模型，编制了设计程序。采用该方法既可对系统进行泄漏率定量预测，亦可依据最大允许泄漏率准则对系统进行紧密性设计。该设计方法方便省时，设计结果合理。针对某厂高温换热器设计了螺栓．法兰连接用弹性垫圈，解决了密封连接系统由于经常开停车且工况波动较大而引起的长期严重泄漏问题。     

延迟焦化装置间歇系统法兰密封泄漏原因分析及对策

针对焦化装置焦炭塔系统静密封法兰失效泄漏情况,从设备工况、螺栓预紧力、垫片选用、法兰密封面形式等方面进行泄漏原因分析,研究结果表明焦炭塔系统由于操作特点,静密封点经历周期性温度变化,螺栓蠕变松弛造成密封比压下降,载荷不足发生泄漏。针对温度变化对密封性能的影响制定有效措施解决。     

螺栓法兰连接的失效案例分析及有关进展的讨论

根据2010年在英国机械工程师学会专题讨论会上介绍的法兰失效案例,简要讨论了螺栓法兰连接设计中应注意的问题,并介绍近期紧凑法兰和螺栓法兰连接标准的一些进展。为了防止法兰密封面泄漏,对重要法兰应进行实际螺栓载荷下的整体塑性变形分析。     

基于ABAQUS的承受外弯矩作用的螺栓法兰连接的参数化研究

以符合GB/T9115.1-2000标准的法兰为例,采用ABAQUS软件对其进行三维数值模拟的参数化研究,研究外弯矩和法兰公称直径对垫片应力及连接泄漏率的影响,确定外弯矩与泄漏率的规律。结果表明,外弯矩使法兰周向应力分布不均匀,随着外弯矩的增大,受拉侧垫片应力减小,单位垫片外周长泄漏率增大;在规定的螺栓载荷作用下,随着法兰公称直径的增大,受拉侧垫片应力增大,单位垫片外周长泄漏率减小。     

法兰的带压修复

由于制造质量低劣和使用不当,法兰连接处常有破损现象出现,使螺栓无法上紧,导致垫片泄漏.文中介绍了在带压状态下修复法兰的具体方法.     

液压拉伸法紧固法兰螺栓的载荷损失研究

法兰连接系统被广泛应用于航天、石油、化工等相关领域，法兰发生泄漏会造成严重的危害，故法兰螺栓的紧固工作显得尤为重要。工程中常用液压拉伸法来紧固管法兰螺栓，鲜有学者对液压拉伸紧固法兰螺栓的螺栓载荷损失情况展开研究。在研究螺栓载荷损失情况时，首先进行螺栓材料的力学性能测试试验来测试螺栓材料的弹性模量、屈服强度等力学性能参数，为拉伸紧固试验提供理论计算；然后按照ASME PCC-1中对螺栓分步拉伸紧固的方法，采用3种不同的拉伸应力且每种拉伸应力下均运用四步加压法对其进行紧固；最后根据螺栓剩余载荷和拉伸力的关系可以得出螺栓载荷损失的情况。结果表明，35CrMo的M27螺栓的温度越高，其弹性模量和屈服强度越低；拉伸紧固螺栓时，螺栓所受拉伸载荷越大，则螺栓载荷的损失率也越大。     

加载方式对垫片应力的影响及其泄漏率预测

垫片是螺栓法兰连接系统中的关键密封元件，在实验室对其进行泄漏率测量时，多采用刚性法兰通过试验机进行均匀加载，而忽略了生产实际中螺栓加载方式对泄漏率的影响。采用数值模拟方法研究实际操作常用的交叉加载、顺次加载和ASME PCC-1-2013标准中传统星形加载方式对垫片应力的影响，并将这3种加载方式与均匀加载方式进行比较。结果表明：3种加载方式都存在着螺栓预紧载荷不均匀的情况，但相比之下传统星形加载方式的预紧效果最佳，最接近均匀加载时的预紧效果；在相同载荷下，不同加载方式所得垫片上的应力不同。考虑垫片应力分布的不均匀性，对现有泄漏率预测公式进行了修正，并通过试验对修正后的公式进行验证。结果表明：修正后的公式所预测的泄漏率与试验结果更为接近。研究工作对提高螺栓法兰连接系统泄漏率预测的准确性具有重要意义。     

垫片外缘最大应力对螺栓法兰连接结构泄漏率影响

螺栓法兰连接广泛的应用于石油化工等过程装备中,其是最重要的静密封连接形式之一,失效的主要原因是泄漏。利用有限元法对垫片的平均应力和外缘最大应力关系进行分析研究;采用解析方法预测螺栓法兰连接结构的泄漏率,并与试验结果进行对比,研究了垫片外缘最大应力与泄漏率之间的关系。结果表明,随着螺栓载荷的增加,法兰偏转程度增加,垫片平均应力与垫片外缘最大应力的差值逐渐增大;垫片外缘最大应力较平均应力对连接结构泄漏率影响更大。     

螺纹锁紧环换热器检修存在问题及对策

某厂的两套加氢装置使用了由国外设计、制造的H－H型螺纹锁紧环换热器，由于设计不合理，在停车对换热器进行拆装时，出现了外圈螺栓粘结、螺纹锁紧环螺纹损坏、内法兰螺栓拆卸困难和密封泄漏等问题，通过采取改变螺栓结构和改进拆装程序与方法等措施，完成对换热器的检修，也方便换热器以后的拆装检查。     

螺栓法兰连接设计方法对比分析及国内研究现状综述

螺栓法兰连接接头是工业设备和管道中最常用的静密封连接方式,因为其结构简单和拆装检修方便的特点,在炼化、制药、食品等众多行业中得到了广泛的应用.简要介绍了螺栓法兰连接系统设计方法的发展历程,重点对比分析了3种主要螺栓法兰设计方法——Waters法、PVRC法以及EN13445-3附录G方法(EN1591法)的异同.ASME规范Ⅷ-1篇附录2给出了法兰强度的校核方法,但不能保证法兰连接密封的泄漏率;EN13445-3附录G方法不仅给出了螺栓法兰强度计算方法,还考虑了螺栓法兰连接的紧密性.近年来我国的专家学者在垫片泄漏计算模型、垫片性能参数及测试方法研究、螺栓载荷计算等方面取得了众多成果,也是探讨的重点内容.最后对基于控制泄漏率的螺栓法兰连接设计方法研究工作的重点方向进行了展望.     

法兰连接系统理论分析和实验研究

对螺栓法兰连接系统进行受力分析，导出变形协调方程，通过计算，分析垫片压紧应力、泄漏率和介质压力之间的关系，并与刚性法兰系统的实验结果相比较。同时对不同工艺参数下的石墨缠绕垫片性能进行分析。     

大直径衬环法兰的密封泄漏分析

随着化工设备的大型化和操作参数的不断提升,设备法兰尺寸也越来越大,法兰连接的密封问题不断出现,大直径法兰的密封问题尤其突出,因此解决大直径法兰的密封问题显得更加重要。通过大直径长颈对焊衬环法兰(DN2500)试压的泄漏问题反馈,从密封面质量、垫片性能以及螺栓预紧三方面进行详细分析,法兰密封泄漏仅是由法兰偏转和密封面不平整问题引起的界面泄漏,将法兰密封面衬环结构改为堆焊结构,有效地解决了试压泄漏问题。     

基于有限元分析的螺栓法兰接头紧固方法研究

石化装置的设备泄漏问题一直是困扰炼化企业的难题,设备一旦泄漏,可能会发生火灾爆炸,人员中毒窒息,轻则影响装置连续生产,重则造成严重的经济损失甚至人员伤亡。尤其是近年来在原油劣质化和装置大型化、高参数化的背景下,设备泄漏问题更加突出。在对设备泄漏进行分析后发现,有一大部分泄漏的原因是螺栓法兰接头的泄漏,主要原因包括设计不合理、紧固安装质量不当等原因。螺栓法兰接头的紧固安装虽然有一些技术规范指导应用,但是该类规范与国内当前管理现状的适用性则值得进一步研究。利用有限元分析可以模拟紧固安装过程,获得大量数据,分析研究不同紧固安装方式的适用性,避免因紧固安装质量不当导致的螺栓法兰接头泄漏事故。     

定力矩紧固配合双金属自密封波齿垫片在催化装置中的应用

重油催化装置高温油浆系统和3.5MPa蒸汽系统管道、设备法兰在生产运行过程中由于生产调整或系统波动易出现反复泄漏情况。多次紧固可能造成法兰垫片失效及螺栓损坏,出现密封失效,密封失效后泄漏会逐步扩大,给安全生产带来隐患。本文以2013年大检修为背景,对重油催化装置对日常生产过程中出现泄漏的法兰在回装过程中采用定力矩紧固配合使用双金属自密封波齿垫片进行了分析研究,并取得了较好效果。     

法兰螺栓连接中螺栓预紧力的计算和控制方法分析

法兰联接的螺栓预紧是保证法兰联接点不发生泄漏的重要环节之一。本文通过分析计算给出了计算预紧力的通用公式,经过对2种控制预紧力的方法分析比较后,得出螺栓伸长法最适用于法兰螺栓连接系统的预紧力控制。