庞 冠

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法兰螺栓接头是压力管道中不可或缺的连接形式。工程设计中，主要按照标准给定的温度、压力额定值进行选用，更多考虑强度安全，而对密封性能不够重视，鲜有对螺栓安装载荷作出规定。而现场施工人员也主要依靠经验进行装配操作，接头密封性能无法得到有效保障。

实际上，法兰、垫片、螺栓所组成的接头是一个复杂的系统，需要考虑组成件之间的相互影响，且载荷类型多样，不仅考虑强度安全，也需要保证密封可靠。因未考虑螺栓、垫片安装后的应力松弛及弹性交互作用，也未计及基于泄漏率的特定要求，按照GB150[1]或ASME VIII[2]等给出的计算方法(即Taylor-Waters法)得出的螺栓设计载荷作为安装载荷并不能保证法兰螺栓接头的密封性能[3,4]。

正常情况下，安装工况的法兰、螺栓、垫片应力以及法兰偏转角最大，因此实现法兰螺栓接头强度安全、密封可靠有以下三方面任务：

(1)保证垫片不被压溃并保有一部分回弹性能的前提下，确定最大垫片安装应力。

(2)安装工况下法兰应力和偏转角的合理评估。

(3)螺栓发生断裂或屈服的情况较为少见，螺栓的主要失效模式为发生应力松弛而出现载荷不足，不能实现可靠密封。因此，在确定法兰螺栓接头满足一定泄漏率的最小螺栓安装应力的同时，结合螺栓不发生屈服，垫片应力及法兰应力、偏转角不超过相应最大值等条件，确定最大螺栓安装应力。

1 最大垫片安装应力的确定

文献[4]中对各类型垫片的最大允许应力有较为详细的论述，其中非金属平垫的最大允许应力直接被标准GB/T38343[5]所采纳，即垫片厚度≤1.6mm时，设定最大允许垫片应力Qmax=150MPa；……