王修慧 李慧芳 钱才富

(北京化工大学 机电工程学院， 北京 100029)

引 言

随着现代工业的迅速发展以及我国对环境保护的日益重视，国家对石化装置的安全运行及密封泄漏提出了更高的要求。目前，螺栓法兰垫片接头是压力容器和管道中最常用的静密封连接形式，泄漏是此类连接结构的主要失效形式。为保证压力容器和管道的正常运行，对法兰连接的密封性能进行评估非常重要。在当前螺栓法兰垫片接头泄漏率的研究中，一般认为法兰连接结构的泄漏率与垫片的整体平均应力有关[1-3]。孙世锋等[4]利用有限元法模拟了垫片的非线性特征，研究了外弯矩对垫片应力分布、螺栓载荷及法兰转角的影响，推测出了外弯矩与接头紧密度之间的关系。Krishna等[5]分析了螺栓加载后法兰的偏转及垫片应力沿径向的变化规律。Omiya等[6]利用有限元方法模拟了螺栓预紧和内压作用下垫片应力的分布，并利用模拟结果对法兰接头泄漏率进行预测和试验验证。然而，以上这些研究均认为各螺栓预紧载荷是相同的。顾伯勤等[7]详细阐述了垫片的密封机理，研究了高温下螺栓法兰垫片系统密封性能的评价方法，提出了表征垫片密封性能的泄漏率计算公式。在新型法兰连接设计方法的研究方面，一些学者建立了以连接紧密度和最大允许泄漏率为设计准则的紧密性设计方法[8-9]。

影响法兰接头密封性能的因素有很多，如法兰刚度、垫片材料和类型等，而螺栓载荷不足和安装不当也是影响法兰接头密封性能的关键因素[10-13]。……