關于外載荷作用下標準法蘭評估方法的探討

劉 頌

(中國石化工程建設有限公司，北京 100101)

法蘭是石油化工領域中管道與管道、管道與設備間最常用的連接方式，具有拆裝方便、承壓能力好、密封性好等優點。螺栓法蘭連接系統由一對法蘭，若干螺栓、螺母和一個墊片組成，密封方式屬于強制密封【1】。法蘭系統的失效模式主要是密封失效，即在密封處因法蘭發生較大塑性變形、墊片屈服或緊固件松弛、斷裂【2】造成的泄漏。法蘭連接系統的各個元件間相互作用，共同實現整個系統的穩定。螺栓的緊固、墊片的自有屬性、介質的滲透性和密封面型式等相關因素也可能導致法蘭系統出現失效問題。

目前法蘭計算方法多為基于強度失效的計算，其中Taylor-Waters法是目前工程領域應用最廣泛的法蘭計算方法。考慮法蘭連接系統的復雜性，Waters法的評定原則并不能對法蘭做出完整性的評價，該方法多用于指導非標法蘭的設計與計算【2-5】。除個別場合需要采用非標設計的法蘭外，石化行業中管道與設備、管道與管道用管法蘭，多選用標準管法蘭。標準管法蘭結構尺寸及其壓力-溫度額定值選擇法與Waters法是依據兩個互不相關的規則，兩者之間不存在關聯性【5】。并且，標準管法蘭體系已歷經一百多年的工程實踐，具有相當的可靠性。但是隨著高溫、高壓、易燃、易爆管線應用越來越多，法蘭連接系統必然還會受到因重力、熱應力、振動等管線外載荷的作用。因此， 如何有效地評估外載荷作用下的標準管法蘭的承載能力，將變得更有工程實際意義。……