 碳钢船用法兰变温变压工况对螺栓载荷变化的影响
碳钢船用法兰连接广泛应用于石油、化工、制药等过程工业中，然而在高温、高压以及变温变压工况下法兰泄漏时有发生，不仅造成产品浪费、环境污染，而且严重时还会引起爆炸以及人员伤亡，因此开展关于法兰高温密封性能的研究具有重要的工程应用价值。
足够且均匀的垫片应力是保证法兰密封的重要条件，而垫片性能的不稳定则是高温法兰泄漏的主要原因。为保证初始条件下获得均匀准确的垫片应力，常温下对单一加载工具螺栓预紧方法的研究仍然具有重要意义；经过长期艰苦地探索，国内外学者均指出高温工况下法兰的密封与垫片的性能有重要关系，在垫片高温性能的研究上取得了较大进展，美国机械工程师协会ASME等从上世纪七十年代开展了垫片常温性能的研究，八十年代PVRC将垫片高温性能的研究纳入规划，国内南京工业大学、中国石油大学以及华东理工大学在垫片性能研究以及连接系统的紧密性能研究上取得了一定进展。然而，对于将碳钢法兰连接系统作为一个整体，变温变压工况对系统内各组件的影响、垫片性能变化对密封性能的影响以及热紧操作方法的研究仍然较少，为此，本文着重从以下几个方面开展工作：
首先对常温下螺栓的加载方式进行了实验研究，对比了ASMEPCC-1(LEGACY)与JISB2251加载方法的优缺点，指出了螺栓加载过程中的本质问题，为实际施工提供参考。
其次实验研究了变温变压工况对螺栓载荷变化的影响，并结合后期数值模拟对高温法兰密封泄漏原因进行了分析。
再次，通过数值模拟的方法研究了DN200法兰内部介质升温速度对垫片应力变化的影响，并提出了在一定误差范围内用稳态热一结构藕合场分析代替瞬态分析的必要条件，过快的升温速度会导致垫片不可逆的压缩破坏；同时，研究了垫片宽度对变温工况下垫片应力变化趋势的影响，与后期对不同类型垫片的研究同时指出什么情况需要热紧，并通过以上分析提出了相对具体的热紧操作方法。
最后通过数值模拟的方法对不同类型的垫片与无缝碳钢法兰搭配时，变温变压工况下垫片应力的变化进行了研究，指出升温时垫片压缩回弹性能曲线的左移和与国标船用法兰螺栓相近的热膨胀系数是升温时密封性能提高的两个重要因素。
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