 碳钢法兰在石油化工的连接形式
碳钢法兰连接是石油化工设备中最常用的连接形式，被广泛应用于石化、制药等部门的压力容器及管道上。随着对石油资源的不断增长，炼油及化工技术的迅速发展，高温、高压、高真空等苛刻工况条件在各种炼化装置中应用非常普遍。传统的密封垫片如石棉橡胶垫和石棉缠绕垫已不再应用，取而代之的是回弹性能较好的柔性石墨缠绕垫、石墨复合垫等。但即便如此，也不能完全满足高温高压及变温变压的苛刻工况，泄漏事故时有发生，造成人员和财产的重大损失。
常温工况下关于无缝碳钢法兰接头的相关研究目前国内外已有较多报道，而对高温下的研究尚处在起步阶段。由于石化行业、核电设备中有较多管道连接采用螺栓法兰接头，并常年工作在高温及变温工况下，常温工况下的法兰连接按照规定要求预紧达到所需预紧力之后，泄漏的情况较少发生。然而随着设备服役周期的逐渐延长，高温工况下的碳钢法兰连接就会出现垫片等密封元件的回弹能力降低以及螺栓发生蠕变变形，造成密封能力下降；或者由常温升高到高温之后以及经常工作在变温工况中时，设备立即出现泄漏，密封失效，“跑冒滴漏”现象得不到彻底抑制，有时甚至需要设备紧急停车，给石油化工行业造成巨大损失。因此，对法兰连接进行高温静密封性能研究，了解高温下密封失效机理，提出有效的国标船用法兰预紧操作规程，避免重大安全事故的发生，具有重要的工程意义及研究价值。
工厂调研及初步研究发现，影响在役法兰高温密封性能的主要原因就是垫片的热和力学性能不稳定，即不同垫片的性能随温度变化较大。而法兰及螺栓材料的性能则随温度变化无较大改变。因此对垫片高温性能的研究就显得较为重要，国内也己有相关学者做过相关研究；然而对于将法兰、垫片、螺栓三者组成的连接系统作为一个整体，研究其在升温、升压后系统内各组件的力学响应的文献却相对较少。温度、压力的变化引起各组件的变形协调较为复杂，因此本文利用ANSYS有限元分析软件并结合实验对高温下法兰连接接头各组件应力变化进行分析，指出法兰高温泄漏的机理、热紧操作方法、瞬态及稳态热一结构祸合场分析的互换条件、不同类型垫片对碳钢无缝法兰高温性能的影响等，为实际工程施工提供一定参考。
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