本文選題：法蘭連接 + 計算方法��； 參考：《蘭州理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：法蘭螺栓連接系統(tǒng)是化工設(shè)備常用的連接裝置,大量研究表明泄漏是引起法蘭連接系統(tǒng)失效的主要原因,而強度引起的失效則是少數(shù)情況。因此對法蘭螺栓連接系統(tǒng)的密封特性研究需要引起足夠的重視。由于國內(nèi)法蘭連接螺栓預緊載荷的計算基本上采用的是ASME法,對于歐盟法蘭連接螺栓載荷的計算方法的研究和應(yīng)用較少。因此,本文利用兩種法蘭設(shè)計方法計算法蘭連接所需的螺栓預緊載荷,同時結(jié)合有限元軟件對法蘭螺栓連接結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬,分析不同法蘭設(shè)計方法對法蘭接頭強度和密封性的影響。本文通過理論分析、數(shù)值計算和有限元模擬三者相結(jié)合的方法對不同法蘭連接螺栓載荷計算方法進行更全面、更深入、更客觀的研究。首先,本文就目前常用的兩類法蘭設(shè)計方法進行了詳細介紹,一類是傳統(tǒng)的基于Taylor-Forge法的,以ASME VIII-1法蘭設(shè)計規(guī)范為代表;另一類是有別于Taylor法的歐盟法蘭設(shè)計方法,以EN13445附錄G——法蘭設(shè)計另一方法為代表。通過對比ASME VIII-1法蘭設(shè)計規(guī)范(以下簡稱ASME法)和EN13445附錄G(以下簡稱附錄G)的理論依據(jù),計算過程以及涉及的參數(shù)等因素,從而說明附錄G的方法計算出的螺栓載荷值更加精確,更能保證法蘭連接的密封性。因此,在工程實際中,能對螺栓載荷的計算提供理論性指導。然后,本文依據(jù)某石化公司提供的設(shè)備實際運行參數(shù),分別運用ASME法和附錄G兩種方法計算法蘭接頭的螺栓載荷。將兩種方法計算得到的螺栓載荷值進行對比分析,結(jié)果表明,附錄G計算所得的預緊和操作兩種工況下的螺栓載荷均普遍小于ASME法計算得到的預緊和操作兩種工況下的法蘭設(shè)計螺栓載荷,而附錄G的最大螺栓實際安裝載荷與ASME預緊工況的法蘭設(shè)計螺栓載荷相比,有些大于ASME預緊工況法蘭設(shè)計螺栓載荷,有些則小于。最后,運用有限元分析軟件對螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)在上述兩種方法計算得到的螺栓載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變進行分析。首先對法蘭接頭施加溫度載荷進行熱分析,再將熱分析結(jié)果導入靜力分析中對法蘭接頭進行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析。結(jié)果顯示,施加附錄G計算出的螺栓載荷,法蘭接頭各組件均未超出材料的屈服極限,施加ASME法計算出的螺栓載荷法蘭螺栓孔部分最大應(yīng)力超出法蘭材料屈服極限。法蘭材料長期在屈服狀態(tài)下工作將會導致法蘭密封失效。另外,ASME螺栓載荷作用下的墊片應(yīng)力不均勻現(xiàn)象明顯,這也將會造成法蘭接頭密封失效引起泄漏。
[Abstract]:Flange bolt connection system is a common connection device in chemical equipment. A large number of studies show that leakage is the main cause of failure of flange connection system, but failure caused by strength is a few cases. Therefore, enough attention should be paid to the study of sealing characteristics of flange bolt connection system. The ASME method is used to calculate the preload of flange connection bolt in China, but the research and application of the load calculation method for flange connection bolt in EU are few. Therefore, in this paper, two flange design methods are used to calculate the bolt pre-tightening load required for flange connection, and the numerical simulation of flange bolt connection structure is carried out in combination with finite element software. The influence of different flange design methods on the strength and sealing property of flange joint is analyzed. Through theoretical analysis, numerical calculation and finite element simulation, this paper makes a more comprehensive, in-depth and objective study on different flange joint bolt load calculation methods. Firstly, two kinds of flange design methods are introduced in detail, one is based on Taylor-Forge method, represented by ASME VIII-1 flange design code, the other is European flange design method, which is different from Taylor method. Take en 13445 appendix G-flange design another method as an example. By comparing the theoretical basis, calculation process and parameters of ASME VIII-1 flange design code (ASME method) and EN13445 appendix G (hereinafter referred to as appendix G), it is shown that the bolt load value calculated by appendix G method is more accurate. More can guarantee the sealing of flange connection. Therefore, in engineering practice, it can provide theoretical guidance for the calculation of bolt load. Then, according to the actual operation parameters of the equipment provided by a petrochemical company, the bolt load of flange joint is calculated by ASME method and appendix G method respectively. The results show that the load values of bolts calculated by the two methods are compared and analyzed. The bolt loads calculated in Appendix G are generally smaller than those calculated by ASME method under both pre-tightening and operation conditions, and the load of flange design bolts under two operating conditions is generally smaller than that calculated by ASME method. Compared with the flange design bolt load of ASME preloading condition, the load of maximum bolt installation in appendix G is larger than that of ASME pre-tightening flange design bolt, and some is less than that of ASME pre-tightening flange design bolt load. Finally, the stress-strain of bolted flange connections under the above two methods are analyzed by using finite element analysis software. Firstly, the thermal analysis of flange joint is carried out by applying temperature load, and then the thermal analysis results are introduced into the static analysis to analyze the thermo-structural coupling of flange joint. The results show that the bolt load calculated by appendix G does not exceed the yield limit of the flange, and the maximum stress of the bolt hole of the flange calculated by ASME method exceeds the yield limit of the flange. Long-term work of flange material in yield state will lead to flange seal failure. In addition, the stress of the gasket under the load of ASME bolt is obvious, which will also cause the failure of the flange joint seal and the leakage.
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ050.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 項紅;;淺議現(xiàn)行的鋼制管法蘭標準[J];杭氧科技;2003年04期

2 康紅梅,莫一;剛性法蘭連接的設(shè)計[J];礦山機械;2005年08期

3 沈軼;陸曉峰;;高溫法蘭連接系統(tǒng)的故障樹分析[J];南京工業(yè)大學學報(自然科學版);2006年05期

4 蔡振芳;圓筒、球形和橢圓形容器設(shè)備平法蘭的應(yīng)力分析[J];石油化工設(shè)備簡訊;1978年04期

5 潘建新;;不銹鋼翻邊法蘭使用效果好[J];井礦鹽技術(shù);1989年05期

6 王盼盼;宋鵬云;楊玉芬;;國內(nèi)外法蘭連接典型設(shè)計方法討論[J];石油化工設(shè)備;2008年01期

7 易良英;;淺談鋼制管法蘭的選用[J];廣東化工;2011年12期

8 徐滿鑒;朱達興;;管道連接的新方法—自由法蘭連接[J];科技簡報;1975年01期

9 武理中;;防止鋼法蘭連接中鋁管腐蝕的方法[J];化肥工業(yè);1987年02期

10 潘福林;楊家瑞;;矩形法蘭連接的計算[J];化工設(shè)備設(shè)計;1989年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉明珠;龍斌;胡艷華;�；⒗�;;深水管道法蘭連接技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[A];2009年度海洋工程學術(shù)會議論文集（下冊）[C];2009年

2 陳昆;劉龍權(quán);汪海;;干涉和螺栓預緊力對復合材料連接強度的影響[A];第17屆全國復合材料學術(shù)會議（復合材料力學分論壇）論文集[C];2012年

3 何柏靈;呂桂萍;肖良瑜;;考慮螺栓預緊力的頂蓋變形分析[A];第十九次中國水電設(shè)備學術(shù)討論會論文集[C];2013年

4 劉遠東;尹益輝;;基于多目標優(yōu)化的螺栓-法蘭連接結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計[A];結(jié)構(gòu)及多學科優(yōu)化工程應(yīng)用與理論研討會’2009（CSMO-2009）論文集[C];2009年

5 李長華;仝強;程兆欣;周銀生;宋文文;馬海龍;;緊湊型法蘭的優(yōu)勢及在海洋石油工程中的應(yīng)用前景[A];2012年度海洋工程學術(shù)會議論文集[C];2012年

6 劉遠東;尹益輝;余紹蓉;;螺栓-法蘭連接結(jié)構(gòu)的多目標優(yōu)化設(shè)計研究[A];四川省力學學會2008年學術(shù)大會論文集[C];2008年

7 武偉;王旭明;秦飛;;接觸線銅線夾在螺栓預緊力下的應(yīng)力分析[A];北京力學會第17屆學術(shù)年會論文集[C];2011年

8 魏國春;趙淑榮;;空間法蘭連接曲面管結(jié)構(gòu)制作技術(shù)[A];第五屆全國鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)交流會論文集[C];2014年

9 葉奇;胡偉平;孟慶春;;基于ANSYS受剪螺栓預緊力處理方法研究[A];北京力學會第20屆學術(shù)年會論文集[C];2014年

10 陳曦;郭耀杰;曾德偉;鐘順;;Q345鋼新型波形法蘭節(jié)點受拉承載力性能分析[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究（十）——中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會第14屆(ISSF-2014)學術(shù)交流會暨教學研討會論文集[C];2014年

相關(guān)博士學位論文 前6條

1 張紅才;高溫管道—法蘭連接結(jié)構(gòu)的材料行為及管道健康監(jiān)測研究[D];華東理工大學;2014年

2 董金波;深海油氣管道法蘭連接系統(tǒng)及樣機實驗研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

3 馬凱;金屬與金屬接觸式法蘭接頭在高溫重整裝置中的密封性能研究[D];華東理工大學;2015年

4 周先軍;高溫大口徑法蘭瞬態(tài)密封設(shè)計方法研究[D];中國石油大學;2008年

5 欒宇;航天器結(jié)構(gòu)中螺栓法蘭連接的動力學建模方法研究[D];大連理工大學;2012年

6 王才東;深水管道法蘭自動連接機具關(guān)鍵技術(shù)研究及樣機研制[D];哈爾濱工程大學;2011年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 王雅;傳統(tǒng)與歐盟法蘭連接螺栓預緊力計算方法對比研究[D];蘭州理工大學;2017年

2 孫炳津;燃機機匣安裝邊密封性研究[D];大連理工大學;2015年

3 陳學輝;特高壓鋼管塔用柔性法蘭結(jié)構(gòu)強度分析[D];華北電力大學;2015年

4 陳圓;高溫蠕變對金屬與金屬接觸型螺栓法蘭接頭密封性能影響[D];華東理工大學;2016年

5 李偉;齒輪壓縮機螺栓法蘭連接的靜—動力學數(shù)值模擬研究[D];昆明理工大學;2016年

6 劉清陽;油漿蒸汽發(fā)生器螺栓法蘭連接高溫密封性能研究[D];東北石油大學;2016年

7 劉翔;基于有限元法的設(shè)備法蘭強度與剛度分析及工程設(shè)計軟件開發(fā)[D];北京化工大學;2016年

8 楊聳霄;重大裝備法蘭連接部縮尺相似設(shè)計方法及實驗[D];大連理工大學;2016年

9 劉偉;煤氣化爐連接短節(jié)法蘭開裂失效研究[D];華東理工大學;2016年

10 莫俊寶;不銹鋼高溫法蘭密封性能的改進[D];華東理工大學;2017年

，

本文編號：2070650