法蘭
法蘭螺栓墊片研究發(fā)現(xiàn)
　　溫度和壓力對(duì)法蘭連接系統(tǒng)密封性能影響很大，尤其是在高溫、變溫以及溫度、壓力波動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)高溫工況下法蘭連接系統(tǒng)極易泄漏，然而國內(nèi)外關(guān)于這方面的研究相對(duì)較少，因此針對(duì)高溫工況法蘭密封性能變化的研究具有重要工程應(yīng)用價(jià)值。本文通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，對(duì)獲得均勻螺栓載荷的預(yù)緊方法、高溫法蘭泄漏的原因以及墊片性能對(duì)法蘭密封性能的影響進(jìn)行了研究，提出了高溫高壓工況下改善法蘭系統(tǒng)密封性能的方案。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：建立了法蘭高溫密封性能測(cè)試裝置，并結(jié)合已有的法蘭常溫測(cè)試裝置進(jìn)行了兩種法蘭規(guī)格下常溫螺栓加載方式研究，對(duì)比了目前較為權(quán)威的兩種常溫螺栓加載方法方法和方法的加載性能。結(jié)果表明，兩種方法均能獲得均勻的螺栓載荷，但是，當(dāng)螺栓個(gè)數(shù)較多時(shí)，方法比更加高效，且不易出錯(cuò)；研究發(fā)現(xiàn)，采用載荷漸增的全順次加載方法能夠有效降低螺栓載荷離散程度，獲得均勻螺栓力。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用柔性石墨纏繞墊片的法蘭接頭常溫預(yù)緊后向內(nèi)壁施加壓力時(shí)螺栓力降低，且降低的程度隨壓力（以下）增加而增大，泄壓后螺栓力又幾乎回到原來的水平。分析原因主要是由內(nèi)壓升高導(dǎo)致的法蘭偏轉(zhuǎn)、螺栓彎曲加劇造成的。
　　法蘭廠家在實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用柔性石墨纏繞墊片的法蘭接頭預(yù)緊后常壓升溫時(shí)螺栓載荷逐漸下降；先升壓后升溫時(shí)，內(nèi)部介質(zhì)壓力隨溫度升高而增大，并成線性關(guān)系，螺栓載荷先降低后增大。建立了法蘭高溫密封性能有限元模擬模型，將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好。采用數(shù)值模擬的方法研究了法蘭升溫速度對(duì)墊片應(yīng)力變化的影響，指出在一定誤差范圍內(nèi)用穩(wěn)態(tài)熱結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)分析代替瞬態(tài)熱結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)分析的條件為法蘭內(nèi)壁的升溫速度約低于。
　　采用數(shù)值模擬的方法分析了法蘭高溫泄漏的原因并提出了系統(tǒng)密封性能改善方案，指出墊片寬度是影響升溫后墊片應(yīng)力變化以及法蘭是否熱緊的重要因素。釆用數(shù)值模擬的方法對(duì)采用金屬、半金屬和非金屬墊片的法蘭連接系統(tǒng)的密封性能進(jìn)行了分析，重點(diǎn)討論了墊片的壓縮回彈性能和熱膨脹系數(shù)對(duì)高溫密封性能的影響。結(jié)果表明，高溫工況下，金屬墊片一般不需要熱緊；半金屬墊片多數(shù)情況下需要熱緊，但需要具體分析工況條件；非金屬墊片中石棉橡膠墊片升溫時(shí)墊片應(yīng)力降低較大，不適合應(yīng)用于高溫工況，非石棉纖維墊片升溫后彈性模量變大，高溫密封性能優(yōu)于石棉橡膠墊片，溫度較低時(shí)不需要熱緊。
　　墊片的壓縮回彈性能曲線左移（即升溫后墊片變"硬"）、熱膨脹系數(shù)與法蘭和螺栓的熱膨脹系數(shù)相近是升溫后系統(tǒng)密封性能提高的兩個(gè)重要因素。
　　鹽山縣鑫茂管件制造有限公司銷售的法蘭系列產(chǎn)品還有平焊法蘭，對(duì)焊法蘭，碳鋼法蘭，無縫法蘭，焊接法蘭，國標(biāo)法蘭，高壓法蘭等產(chǎn)品，法蘭都是成對(duì)使用的,低壓管道可以使用絲接法蘭，四公斤以上壓力的使用焊接法蘭。兩片法蘭盤之間加上密封墊，然后用螺栓緊固。不同壓力的法蘭厚度不同，它們使用的螺栓也不同。水泵和閥門，在和管道連接時(shí)，這些器材設(shè)備的局部，也制成相對(duì)應(yīng)的法蘭形狀，也稱為法蘭連接。