傳統(tǒng)與歐盟法蘭連接螺栓預(yù)緊力計算方法對比研究.pdf

1、法蘭螺栓連接系統(tǒng)是化工設(shè)備常用的連接裝置，大量研究表明泄漏是引起法蘭連接系統(tǒng)失效的主要原因，而強(qiáng)度引起的失效則是少數(shù)情況。因此對法蘭螺栓連接系統(tǒng)的密封特性研究需要引起足夠的重視。由于國內(nèi)法蘭連接螺栓預(yù)緊載荷的計算基本上采用的是 ASME法，對于歐盟法蘭連接螺栓載荷的計算方法的研究和應(yīng)用較少。因此，本文利用兩種法蘭設(shè)計方法計算法蘭連接所需的螺栓預(yù)緊載荷，同時結(jié)合有限元軟件對法蘭螺栓連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同法蘭設(shè)計方法對法蘭接頭強(qiáng)度和

2、密封性的影響。
　　本文通過理論分析、數(shù)值計算和有限元模擬三者相結(jié)合的方法對不同法蘭連接螺栓載荷計算方法進(jìn)行更全面、更深入、更客觀的研究。
　　首先，本文就目前常用的兩類法蘭設(shè)計方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，一類是傳統(tǒng)的基于Taylor-Forge法的，以ASME VIII-1法蘭設(shè)計規(guī)范為代表；另一類是有別于Taylor法的歐盟法蘭設(shè)計方法，以EN13445附錄G——法蘭設(shè)計另一方法為代表。通過對比ASME VIII-1法蘭設(shè)計規(guī)范

3、（以下簡稱ASME法）和EN13445附錄G（以下簡稱附錄 G）的理論依據(jù)，計算過程以及涉及的參數(shù)等因素，從而說明附錄 G的方法計算出的螺栓載荷值更加精確，更能保證法蘭連接的密封性。因此，在工程實(shí)際中，能對螺栓載荷的計算提供理論性指導(dǎo)。
　　然后，本文依據(jù)某石化公司提供的設(shè)備實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，分別運(yùn)用ASME法和附錄G兩種方法計算法蘭接頭的螺栓載荷。將兩種方法計算得到的螺栓載荷值進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明，附錄G計算所得的預(yù)緊和操作兩種工

4、況下的螺栓載荷均普遍小于ASME法計算得到的預(yù)緊和操作兩種工況下的法蘭設(shè)計螺栓載荷，而附錄G的最大螺栓實(shí)際安裝載荷與ASME預(yù)緊工況的法蘭設(shè)計螺栓載荷相比，有些大于ASME預(yù)緊工況法蘭設(shè)計螺栓載荷，有些則小于。
　　最后，運(yùn)用有限元分析軟件對螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)在上述兩種方法計算得到的螺栓載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變進(jìn)行分析。首先對法蘭接頭施加溫度載荷進(jìn)行熱分析，再將熱分析結(jié)果導(dǎo)入靜力分析中對法蘭接頭進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析。結(jié)果顯示，施加附錄G計