杨文来

(中石油煤层气有限责任公司 临汾分公司，山西 临汾 042300)

法兰螺栓连接的紧固力对输气管道的密封性有重要影响，其控制方法主要包括扭矩法、转角法和伸长法。由于扭矩法具有成本低、操作简单等优点，已成为工程中广泛采用的紧固方法。实际检修表明法兰螺栓连接存在紧固力衰减现象，究其原因是高温、高压及流体流动导致的振动载荷等外部激励作用的结果。因此，以提高输气管道使役性能为目标，对法兰螺栓连接紧固力衰减行为及其影响机制开展相关研究。

分析指出，影响螺栓连接紧固力衰减的因素涉及连接件材料、涂层、配合间隙、螺栓预紧力、工作载荷形式、环境温度、螺栓几何参数和接触面状态等多个方面[1]。Purper对不同铬钢法兰结构进行长达104h的高温蠕变松弛试验，用高温应变计测量了法兰和螺栓的变形，以及螺栓的残余预紧力[2]。Sawa等研究认为，当连接件的材料不同时，由于热膨胀系数不同，在相同的循环温度载荷作用下，使被连接件发生不协调变形，从而产生相对位移，导致螺栓连接结构发生松动[3]。王葳等和孙振国等基于有限元分析了栓接结构高温蠕变松弛特性[4-5]。Goodie和Sweency实验研究了轴向振动下螺栓连接的松动机理，发现经过25 000次循环交变加载后，螺栓紧固力出现衰减，但变化很小[6]。Hess等和于泽通等进行了理论和试验探究，发现螺栓紧固力越大，在轴向振动条件下的轴向力变化越小[7-8]。文献[9]指出相同交变载荷作用下，降低螺栓紧固力的衰减可通过增加螺栓初始拧紧力矩来实现。……