大尺寸非标准八角垫圈法兰有限元分析.pdf

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1、第４５卷第５期石油化工设备Vol畅４５No畅５２０１６年９月PETRO‐CHEMICALEQUIPMENTSept．２０１６文章编号：１０００‐７４６６（２０１６）０５‐００３０‐０４①大尺寸非标准八角垫圈法兰有限元分析程新宇，李双胜，刘焰明（海洋石油工程股份有限公司，天津３００４５０）摘要：针对设计的压力管道上使用的大尺寸非标准八角垫圈法兰，根据Waters法兰设计准则，采用有限元方法校核了法兰和螺栓的强度及垫片的密封性。结果表明，所设计的非标准法兰满足设计要求，有限元分析方法有效、可靠。关键词：非标准八角垫圈法兰；设计；有限元分析中图分类号：TQ０５０．２；TH４９文献标志

2、码：Adoi：１０．３９６９／j．issn．１０００‐７４６６．２０１６．０５．００７FiniteElementAnalysisonNon‐standardOctagonGasketFlangeDesignCHENGXin‐yu，LIShuang‐sheng，LIUYan‐ming（OffshoreOilEngineeringCo．Ltd．，Tianjin３００４５０，China）Abstract：Largenon‐standardoctagongasketflangeusedonthepressurepipelineisdesigned．Finiteelementanalys

3、isforthestrengthofthepartsandsealingperformanceofthegasketaredis‐cussedbasedonWaters‐designrule．Theresultsshowedthatthedesignofthenon‐standardflangeismeetingrequired．Finiteelementanalysisisaneffectiveandreliablemethodforthede‐signofflange．Keywords：non‐standardoctagongasketflange；design；finit

4、eelementanalysis在压力容器及压力管道设计中，法兰、垫片、螺和欧洲标准协会发布的EN１５９１‐１—２００１枟Flanges栓的连接性能是确保设备不产生泄漏的关键。在实andTheirJoint—DesignRulesforGasketedCircu‐际工程中，法兰的使用量相当大，法兰费用在某些设larFlangeConnections‐Part１：CalculationMethod枠［４，５］备（如简单的反应器、热交换器等）造价中占有相当中提出的EN１５９１法。GB１５０．１～１５０．４—［６］大的比例。国内现在应用的管法兰标准主要有欧系２０１１枟压力容器枠、美国

5、ASME锅炉和压力容器规［７］法兰标准HG／T２０５９２—２００９枟钢制管法兰（PN系范、英国BSPD５５００—２００６枟Specificationfor［１］［８］列）枠、美系法兰标准HG／T２０６１５—２００９枟钢制管UnfiredFusionWeldedPressureVessels枠和日本［２］法兰（Class系列）枠，有的工程设计则是根据JISB８２６５—２０１０枟ConstructionofPressureVessel［９］ASMEB１６．５—２０１０枟PipeFlangesandFlanged———GeneralPrinciples枠等标准规范中法兰的设［３］Fi

6、ttings枠中的法兰标准进行选用，不同标准中法计均采用了Waters法。该方法以强度破坏作为失兰的压力等级和温度划分是不同的。在工程设计效准则，并引入了２个垫片系数m、y。EN１５９１法中，根据设计压力和设计温度按照标准选用法兰就是一种基于密封性‐紧密度的设计方法，不仅考虑到可以满足设计要求，但当法兰尺寸、设计压力、设计了变形协调关系，把法兰连接接头的密封性作为设计温度等条件超过标准范围时，就需要进行法兰设计，的唯一目标，而且法兰环的强度条件是基于切向应力包括法兰尺寸设计、强度和刚度校核。作用下整个界面达到屈服，从而保证了接头的密封性［１０，１１］法兰设计方法主要有Water

7、s（Taylor‐Forge）法和完整性。比较Waters法和EN１５９１法可知，①收稿日期：２０１６‐０４‐２５作者简介：程新宇（１９７９‐），男，天津人，工程师，硕士，主要从事压力管道及海上采油平台设计。第５期程新宇，等：大尺寸非标准八角垫圈法兰有限元分析·３１·EN１５９１法的设计理念更符合理论实际，但其考虑因素较多、计算工作量大且垫片系数不易确定，因而目前广泛应用的还是Waters设计准则。文中介绍笔者设计的压力管道上使用的大尺寸非标准八角垫圈法兰以及根据Waters法兰设计准则，采