关于外载荷作用下标准法兰评估方法的探讨

刘 颂

(中国石化工程建设有限公司，北京 100101)

法兰是石油化工领域中管道与管道、管道与设备间最常用的连接方式，具有拆装方便、承压能力好、密封性好等优点。螺栓法兰连接系统由一对法兰，若干螺栓、螺母和一个垫片组成，密封方式属于强制密封【1】。法兰系统的失效模式主要是密封失效，即在密封处因法兰发生较大塑性变形、垫片屈服或紧固件松弛、断裂【2】造成的泄漏。法兰连接系统的各个元件间相互作用，共同实现整个系统的稳定。螺栓的紧固、垫片的自有属性、介质的渗透性和密封面型式等相关因素也可能导致法兰系统出现失效问题。

目前法兰计算方法多为基于强度失效的计算，其中Taylor-Waters法是目前工程领域应用最广泛的法兰计算方法。考虑法兰连接系统的复杂性，Waters法的评定原则并不能对法兰做出完整性的评价，该方法多用于指导非标法兰的设计与计算【2-5】。除个别场合需要采用非标设计的法兰外，石化行业中管道与设备、管道与管道用管法兰，多选用标准管法兰。标准管法兰结构尺寸及其压力-温度额定值选择法与Waters法是依据两个互不相关的规则，两者之间不存在关联性【5】。并且，标准管法兰体系已历经一百多年的工程实践，具有相当的可靠性。但是随着高温、高压、易燃、易爆管线应用越来越多，法兰连接系统必然还会受到因重力、热应力、振动等管线外载荷的作用。因此， 如何有效地评估外载荷作用下的标准管法兰的承载能力，将变得更有工程实际意义。……