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法蘭、墊片、螺栓連接

來源:法蘭|對焊法蘭|不銹鋼法蘭|法蘭盤|法蘭廠家-重慶巨人管道配件有限公司     發布時間:2018-10-16 14:52:27     瀏覽次數:

  法蘭、墊片、螺栓連接系統作為一種方便的可拆卸連接結構,是壓力容器及管道上必不可少的重要部件,被廣泛應用于石油化工、電力、能源等領域

  它的作用原理是通過螺栓和墊片的連接與密封,保持系統不致發生泄漏。我國的法蘭設計采用的是以彈性分析為基礎的Waters

  在聯接螺栓的強度設計與校核中,根據螺栓受到的外載,計算螺栓預緊力,再根據不同的工況下的計算公式進行強度計算,如靜載荷與動載荷的分析計算。然而法蘭中螺栓聯接的行為是相當復雜的,受到多種因素影響,工況從初始預緊到操作工況,必須考慮的參數組合復雜,因此準確的計算其各零件的應力,對法蘭設計至關重要

法蘭

  研究的原因在于目前應用的Waters法計算所得的螺栓預緊力往往達不到控制法蘭接頭泄漏的要求,尤其是氣體介質的密封要求。其實,ASME鍋爐壓力容器規范中早就指出:根據Waters法求得的“設計螺栓力”僅僅是用來確定需要的小螺栓截面積之用,而實際螺栓預緊力基于下列幾方面考慮,必須要大于“設計螺栓力”

  (1)水壓試驗壓力大于設計壓力。

  (2)考慮到法蘭轉角、墊片松弛、螺栓伸長等因素,實際螺栓預緊力應該提高至設計值的1.5倍以上。

  (3)規范中規定的螺栓許用應力僅用于承受設計壓力的計算需要,而實際螺栓安裝應力包括預緊、壓力、溫差、外載荷組合產生的應力可達到許用應力的二倍。值得注意的是,Waters法中所列出的墊片參數m、y和b源自70多年前,一無實驗基礎,二無泄漏率概念,因此利用該方法進行非標法蘭的設計時存在泄漏的風險。

  基于目前法蘭設計中存在的問題,利用ANSYS

  Workbench對法蘭進行應力分析,為非標法蘭設計提供另一條途徑,提出三種法蘭的分析方法,并加以討論。

  (1)螺栓不建模,零件間的連接使用綁定接觸,無螺栓預緊力。

  (2)螺栓聯接使用實體單元,但不建模螺紋,包含螺栓預緊力及摩擦接觸。

  (3)螺栓聯接使用實體單元,包含螺紋接觸,包含螺栓預緊力及摩擦接觸。本文以立式蓄能器的轉接凸緣為例,采用上述三種分析方法分別進行分析,并對分析結果進行對比討論。

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