基于有限元分析的高溫管道法蘭密封設(shè)計(jì)

李 洋，丁克勤*，王榮仁，舒安慶

1. 武漢工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430205；2. 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100026

螺栓與法蘭密封是一種常見(jiàn)的機(jī)械密封方式，其原理是通過(guò)螺栓將法蘭與密封面緊密連接，從而實(shí)現(xiàn)密封。為了提升法蘭連接系統(tǒng)的可靠性與密封性，需要對(duì)螺栓與法蘭的連接進(jìn)行研究，而為了提升該密封性能，通常是探究各參數(shù)對(duì)墊片泄露的影響，以及確定墊片系數(shù)和墊片比壓力，以便為螺栓法蘭連接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供較為合理有效的參考依據(jù)。何川等［1］采用有限元分析法建立了美國(guó)機(jī)動(dòng)工程師協(xié)會(huì)的分體法蘭連接油管有限元模型，分析了O 型密封圈的預(yù)壓縮率、工作油壓、油管裝配前的徑向偏差、角度偏差等對(duì)法蘭連接密封性的影響規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)O 型密封圈的密封性與其預(yù)壓縮率以及工作油壓關(guān)系密切。張延華［2］研究了墊片在系統(tǒng)溫度變化時(shí)對(duì)螺栓預(yù)緊力的影響，進(jìn)而研究與法蘭密封性能的關(guān)系。搭建了DN100、PN63 螺栓-法蘭平臺(tái)，并分別研究在常溫和100 ℃工況下，螺栓剩余預(yù)緊力的變化規(guī)律。采用主流的二次加載預(yù)緊力來(lái)補(bǔ)償損失的預(yù)緊力的方法，實(shí)驗(yàn)測(cè)得，常溫工況和100 ℃工況下螺栓預(yù)緊力的平均損失分別為40%與30%左右，由此表明二次熱緊能有效的預(yù)防螺栓預(yù)緊力的損失。栗 偉［3］采 用 系 統(tǒng) 分 析（analysis of systems，ANSYS）有限元分析方法對(duì)帶法蘭橢圓形封頭進(jìn)行建模仿真分析，并與帶法蘭橢圓形封頭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比，同時(shí)用ANSYS 軟件對(duì)其壁厚進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出結(jié)論：壁厚為8.03 mm 時(shí)，最大等效應(yīng)力和最小總質(zhì)量分別為312.3 MPa 和26.2 kg，相比壁厚為10 mm 時(shí)最小總質(zhì)量下降了16.5%。Adamek 等［4］對(duì)2 組不同的聚四氟乙烯填充螺旋纏繞墊片結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果和數(shù)值分析證明了繞組非對(duì)稱形狀的墊片具有比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)更大的剛度，以及更佳的密封性。與標(biāo)準(zhǔn)墊片相比，非對(duì)稱墊片在載荷作用下具有更大的有效接觸面。

在密封過(guò)程中，螺栓的預(yù)緊力使得法蘭與密封面之間的接觸面壓緊，從而形成一個(gè)密封的界面。同時(shí)，由于法蘭和密封面的表面粗糙度不同，密封面之間會(huì)產(chǎn)生微小的凸起和凹陷，這些凸起和凹陷之間的空隙被填充了密封材料，進(jìn)一步增強(qiáng)了密封效果。此外，螺栓的預(yù)緊力還可以使得密封面之間的接觸面保持一定的壓力，從而在使用過(guò)程中防止松動(dòng)和泄漏。作用在墊片上以達(dá)到密封、防止松動(dòng)、地漏等目的的最小單位壓力稱為比壓［5］。當(dāng)與法蘭連接的管道達(dá)到工作壓力時(shí)，內(nèi)壓的軸向力使法蘭有分離的趨勢(shì)，而螺栓有伸長(zhǎng)的趨勢(shì)，墊片上的壓力會(huì)降低。當(dāng)作用在墊片有效截面上的壓力降到某一臨界值時(shí)，密封仍能保持。此時(shí)，墊片上的剩余壓力是墊片的有效擰緊力。當(dāng)墊片上的壓力小于其有效擰緊力時(shí)，法蘭會(huì)泄漏甚至吹走墊片，因此墊片的有效擰緊力必須大于管道的工作壓力［6］。當(dāng)2 個(gè)法蘭密封面之間的距離大于初始工作狀態(tài)時(shí)，墊片和法蘭密封面的緊密性由墊片的回彈力保證?？梢哉f(shuō)，在密封的早期，墊片表面的塑性變形對(duì)填充法蘭密封面的微觀非均勻性起決定性作用；而在法蘭密封的運(yùn)行狀態(tài)下，墊片內(nèi)部的彈性恢復(fù)起主導(dǎo)作用［7］。

影響密封的主要因素如下：

（1）操作狀態(tài)下為介質(zhì)的壓力、溫度和物理化學(xué)性質(zhì)。石化裝置低壓法蘭較多，壓力或介質(zhì)對(duì)法蘭泄漏的影響并非主要因素。結(jié)合溫度考慮時(shí)，當(dāng)謹(jǐn)慎對(duì)待。當(dāng)溫度反復(fù)變化時(shí)，密封失效的可能性較大。

（2）墊片系數(shù)m（剩余比壓系數(shù)）和墊片比壓力σy（最小有效壓緊應(yīng)力）對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。以上2 個(gè)參數(shù)都可參考《鋼制壓力容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2005 年確認(rèn)）》JB 4732—1995 來(lái)選擇取值范圍，但即使是同一材質(zhì)下的墊片系數(shù)和比壓力，也同時(shí)與墊片寬度、預(yù)緊壓力、介質(zhì)性能、法蘭密封面寬度和粗糙度等因素有關(guān)。因此，暫無(wú)法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)直接確定以上2 個(gè)參數(shù)的具體值。

本文采用主流的Taylor-Waters 法對(duì)該連接系統(tǒng)墊片處進(jìn)行緊密性分析，利用ANSYS 有限元分析方法建立高溫管道法蘭連接系統(tǒng)的三維有限元模型，結(jié)合JB 4732—1995［8］，對(duì)法蘭接頭進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定，通過(guò)對(duì)該連接系統(tǒng)的溫度場(chǎng)規(guī)律分析以及對(duì)其法蘭連接不連續(xù)部位進(jìn)行沿路徑的線性化分析，得出其螺栓、法蘭、墊片的應(yīng)力強(qiáng)度遠(yuǎn)符合其許用應(yīng)力范圍，表明該墊片具有良好的密封性，且螺栓與法蘭的強(qiáng)度均能較好地滿足要求。該方法提升了高溫管道法蘭連接系統(tǒng)的可靠性與密封性，對(duì)其設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。

1 螺栓載荷的計(jì)算

為滿足一個(gè)常規(guī)法蘭接頭的緊密性，要求墊片所受應(yīng)力能夠在預(yù)緊條件下，滿足密封整個(gè)系統(tǒng)的最小初始?jí)壕o應(yīng)力。在操作工況下，墊片的殘余預(yù)緊應(yīng)力應(yīng)超過(guò)所需的最小壓緊應(yīng)力。通常，給出準(zhǔn)確的螺栓負(fù)載載荷較為困難，尤其是在對(duì)墊片性能缺乏全面了解的情況下，傳統(tǒng)的方法只能是理論假設(shè)、簡(jiǎn)化計(jì)算或根據(jù)項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和判斷。經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家多年的研究，現(xiàn)已經(jīng)有了相關(guān)設(shè)計(jì)的方法，并在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)［9］。

Taylor-Waters 法［10］是一種應(yīng)用于法蘭連接分析的方法，可計(jì)算螺栓的壓緊力。該方法基于彈性力學(xué)理論，通過(guò)考慮螺栓的預(yù)緊力、摩擦系數(shù)、螺栓直徑和材料彈性模量等因素，對(duì)螺栓連接的受力狀況進(jìn)行綜合分析，能夠估算出螺栓連接中的壓緊力。這種方法應(yīng)用廣泛，能夠?yàn)閴毫θ萜黝I(lǐng)域的設(shè)計(jì)和分析提供可靠的參考。

根據(jù)Taylor-Waters 法的介紹，在不考慮其他外部載荷的情況下，僅通過(guò)墊片的參數(shù)設(shè)計(jì)，在預(yù)緊和操作條件下，分別計(jì)算該狀態(tài)下墊片所需的壓緊力，從而得到法蘭連接接頭必要的螺栓載荷與面積，進(jìn)而以螺栓載荷校核該法蘭連接系統(tǒng)的強(qiáng)度。已知墊片的系數(shù)m和墊片比壓力σy，得如下計(jì)算方法。

預(yù)緊工況下的螺栓載荷計(jì)算：

在預(yù)緊工況下，螺栓載荷力Fb1等于墊片所受應(yīng)力σa1，此時(shí)可據(jù)墊片所需要的墊片比壓力得公式（1）：

式中，b為有效密封寬度，DG為墊片壓緊力作用中心圓直徑。

2 有限元模型設(shè)計(jì)

由于高溫管道法蘭連接系統(tǒng)模型有較好的周期對(duì)稱性，法蘭共有8 個(gè)螺栓，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，由圣維南原理［11］可知，為消除邊緣應(yīng)力影響，法蘭接管長(zhǎng)度應(yīng)大于2.5（R1為管道平均半徑，d1為管壁厚度）。通過(guò)計(jì)算，法蘭接管長(zhǎng)度2.5的計(jì)算值為100.62 mm，此次建模法蘭接管長(zhǎng)度取110 mm，采用1/8 的法蘭連接系統(tǒng)模型進(jìn)行計(jì)算。據(jù)此，選取管道法蘭通徑為89 mm，法蘭外徑為200 mm，厚度為20 mm；螺栓孔直徑為18 mm，螺栓型號(hào)為M18，數(shù)量為8 個(gè)；墊片外徑為109 mm，厚度為3 mm。墊片為石墨波齒復(fù)合墊片，墊片骨架材料和螺栓、螺母材料為304 不銹鋼。管道、法蘭和螺栓取相同材料，且其彈性模量為200 GPa，泊松比為0.3。在軟件SolidWorks 中建立各個(gè)部件的三維模型并完成裝配。再將模型導(dǎo)入ANSYS Workbench 中進(jìn)行仿真計(jì)算。

對(duì)整體模型簡(jiǎn)化后，模型的計(jì)算量較小，故可適當(dāng)?shù)丶用懿糠志W(wǎng)格使計(jì)算結(jié)果精度更高。在ANSYS Workbench 的Mesh 菜單中進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)置，上下法蘭、墊片、管道、螺栓和螺母網(wǎng)格大小均為2 mm。

該管道法蘭連接系統(tǒng)的接觸狀態(tài)設(shè)置如表1［12］所示。

3 載荷及邊界條件

熱分析過(guò)程只考慮法蘭持續(xù)性工作的穩(wěn)態(tài)階段［13］（忽略設(shè)備加熱和停止冷卻階段），對(duì)法蘭、墊片和螺栓、螺母的導(dǎo)熱系數(shù)λ進(jìn)行調(diào)整。從理論上講，法蘭內(nèi)壁的溫度不能完全與管道中加熱器的溫度一致，因此設(shè)置內(nèi)壁的溫度為398 ℃。法蘭外壁與空氣對(duì)流傳熱，墊片外表面、上法蘭環(huán)下表面和下法蘭環(huán)上表面的對(duì)流傳熱系數(shù)為10 W/(m2·℃)。螺栓中與空氣接觸部分的對(duì)流傳熱系數(shù)為20 W/(m2·℃)，而其外表面其余部分由于與大氣直接接觸，對(duì)流傳熱系數(shù)略高，為32 W/(m2·℃)。上述螺栓與螺母、螺母與法蘭面直接接觸良好，彼此傳熱效果好，熱阻較小。對(duì)于整個(gè)研究模型，沒(méi)有特殊配置的表面均被認(rèn)為是絕熱的［14］。

在熱結(jié)構(gòu)耦合分析之前，要設(shè)置用于分析法蘭模型結(jié)構(gòu)的邊界條件和負(fù)載。對(duì)于這種法蘭模型，在上法蘭的端部施加軸向約束，僅限制其軸向偏移，并對(duì)法蘭模型的周期性對(duì)稱面施加對(duì)稱約束。同時(shí)預(yù)緊螺栓，據(jù)式（1）螺栓載荷力的計(jì)算，得螺栓預(yù)緊力為50.24 kN，取整為51 kN，并將該預(yù)緊力應(yīng)用于螺栓上，該狀態(tài)稱為預(yù)緊工況；通過(guò)分析預(yù)緊力條件，可以鎖定先前添加的預(yù)緊力，對(duì)法蘭內(nèi)壁面施加1 MPa 內(nèi)壓，并施加法蘭自由端內(nèi)壓產(chǎn)生的等效應(yīng)力，這種狀態(tài)稱為承壓工況［15］。自由端等效膜應(yīng)力σz為：

式中p為內(nèi)壓，R2為圓筒半徑，d2為圓筒厚度。

經(jīng)式（2）計(jì)算可知σz= 2.125 MPa。在承壓工況計(jì)算完成后，將熱分析過(guò)程中所得對(duì)流換熱參數(shù)的結(jié)果作為溫度負(fù)載加之于法蘭模型中，以模擬實(shí)際運(yùn)行條件。

4 溫度場(chǎng)分析

分別作沿上法蘭徑向（路徑1）、上法蘭環(huán)外側(cè)沿周向（路徑2）的路徑化溫度場(chǎng)分析，結(jié)果表明：上法蘭的溫度值沿半徑方向近似的呈線性下降趨勢(shì)，如圖1（a）所示。圖1（b）表示為沿路徑2 方向（法蘭環(huán)外側(cè)沿周向）的溫度分布，體現(xiàn)為兩邊大中間小，表明中間部位散熱較快，是因?yàn)槁菟ㄅc法蘭的良好接觸將法蘭中間部位的熱量散失了。

圖2 為雙頭螺栓柱沿軸向（路徑1）的溫度分布圖，可知螺栓柱上下兩側(cè)溫度相對(duì)于中間平面對(duì)稱分布，近法蘭內(nèi)側(cè)溫度高于外側(cè)，最高溫度190.41 ℃，最低溫度158.31 ℃。最高溫度出現(xiàn)在螺栓與法蘭直接接觸的位置，該位置熱阻小，傳熱效果好。最低溫度出現(xiàn)在螺栓的兩端，這是因?yàn)榕c空氣接觸時(shí)快速冷卻導(dǎo)致的。

圖2 雙頭螺栓柱的溫度分布（a）及螺栓柱沿路徑1 的溫度分布（b）Fig.2 Temperature distribution of stud column（a）and stud column along path 1（b）

圖2（b）為螺栓柱沿路徑1 由上而下的溫度分布，可知上螺母至上法蘭與螺栓柱接觸的部位溫度逐漸升高，上下法蘭與螺柱接觸的位置至螺柱中間段裸露在空氣中的位置，溫度逐漸下降，由下法蘭與螺柱接觸的位置至下螺母溫度又逐漸升高，經(jīng)分析，這是由于螺柱中間裸露在空氣中的部分與空氣對(duì)流傳熱，溫度下降較快。

圖3 為螺母的溫度分布圖，且據(jù)圖5 可知，上下螺母溫度場(chǎng)呈對(duì)稱分布；上螺母出現(xiàn)的最大溫度（由于管徑轉(zhuǎn)換所致）為226.96 ℃，故圖3 中展示為上螺母的溫度分布。螺母距墊片最近的位置溫度高，距離墊片最遠(yuǎn)的溫度較低，因?yàn)槁菽妇鄩|片最近位置相對(duì)于上法蘭接觸應(yīng)力最大，傳熱效果好，故而溫度高；距墊片最遠(yuǎn)的位置不僅是傳熱距離遠(yuǎn)，而且是直接與空氣對(duì)流傳熱，因此溫度較低。

圖3 上螺母的溫度分布Fig.3 Temperature distribution diagram of nuts

分別作墊片沿徑向（路徑1）以及周向（路徑2）的路徑化溫度分析，其沿路徑1和路徑2的溫度分布如圖4 所示，總體來(lái)看墊片溫度由內(nèi)至外逐漸降低。其沿路徑1 溫度逐漸減小，沿路徑2 近似不變，溫差僅為4 ℃。

圖4 墊片沿路徑的溫度分布：（a）路徑1，（b）路徑2Fig.4 Temperature distribution of gasket along paths：（a）path 1，（b）path 2

螺栓法蘭連接系統(tǒng)的溫度場(chǎng)分析結(jié)果表明：上下法蘭、上下螺母呈現(xiàn)明顯對(duì)稱趨勢(shì)，法蘭內(nèi)外壁溫度沿半徑方向逐漸降低，沿軸線方向呈先增后減趨勢(shì)。最高溫度出現(xiàn)在法蘭的內(nèi)表面，最低溫度出現(xiàn)在上下螺母的外表面。

5 試驗(yàn)臺(tái)高溫管道法蘭緊密性分析

5.1 法蘭強(qiáng)度評(píng)定

在上文所述載荷及邊界條件下，法蘭連接系統(tǒng)處于不同工況時(shí)的應(yīng)力分布云圖如圖5 所示。當(dāng)螺栓預(yù)緊力51 kN 時(shí)，預(yù)緊工況下的最大等效應(yīng)力σ′為265.95 MPa，承壓工況下的最大等效應(yīng)力為288.99 MPa，操作工況下的最大等效應(yīng)力為338.33 MPa；處于預(yù)緊工況時(shí)的最大等效應(yīng)力比承壓工況小23.04 MPa，承壓工況時(shí)比操作工況小49.34 MPa。基于該載荷及邊界條件下，處于不同工況時(shí)的上下法蘭，在應(yīng)力分布特征上具有明顯的對(duì)稱性。

圖5 不同工況下法蘭連接系統(tǒng)的應(yīng)力分布云圖：（a）預(yù)緊，（b）承壓，（c）操作Fig.5 Stress distribution cloud maps of flange connection system under different working conditions：（a）pre-tightening，（b）pressure bearing，（c）operating

對(duì)于任何不同結(jié)構(gòu)的模型，在其結(jié)構(gòu)的不連續(xù)位置處，應(yīng)力相對(duì)較大［16］，即危險(xiǎn)截面或危險(xiǎn)點(diǎn)，故只需對(duì)上法蘭進(jìn)行研究。在上法蘭危險(xiǎn)截面處，確定4 條路徑，如圖6 所示，據(jù)JB 4732—1995的規(guī)定，對(duì)法蘭強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定，在操作狀態(tài)下產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力為一次局部薄膜應(yīng)力σL應(yīng)小于1.5Sm（Sm為基本許用應(yīng)力強(qiáng)度），一次應(yīng)力加二次應(yīng)力σL+σb+σq應(yīng)小于3Sm（σb為一次彎曲應(yīng)力，σq為二次應(yīng)力）。4 次不同預(yù)緊力下法蘭的應(yīng)力評(píng)定見(jiàn)表2。將表中的局部薄膜應(yīng)力與總應(yīng)力的數(shù)據(jù)與相應(yīng)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，可知法蘭在51 kN 預(yù)緊力作用下的強(qiáng)度，能夠滿足材料的許用應(yīng)力要求。

圖6 法蘭應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定路徑圖：（a）路徑1-3，（b）路徑4Fig.6 Path diagrams for intensity assessment of flange stress：（a）path 1-3，（b）path 4

表2 法蘭強(qiáng)度評(píng)定Tab.2 Evaluation of flange strength

5.2 螺栓強(qiáng)度評(píng)定

據(jù)上文對(duì)法蘭連接系統(tǒng)施加的載荷及邊界條件，可知預(yù)緊工況、承壓工況和操作工況下螺栓、螺母應(yīng)力云圖如圖7 所示。

圖7 不同工況下螺栓、螺母應(yīng)力分布云圖：（a）預(yù)緊，（b）承壓，（c）操作Fig.7 Cloud maps of stress distribution of bolts and nuts under different working conditions：（a）pre-tightening，（b）pressure bearing，（c）operating

由圖7 可知，在螺母上存在應(yīng)力奇異現(xiàn)象［17］，螺栓所受應(yīng)力關(guān)于中截面上下對(duì)稱分布；螺栓及螺母的最大應(yīng)力位于兩螺母與螺栓連接處內(nèi)側(cè)面，且為與螺栓中面最近的部位，近內(nèi)側(cè)螺栓沿軸向應(yīng)力分布為先增后減再增，故螺栓內(nèi)側(cè)承受沿軸向的壓應(yīng)力。相反螺栓外側(cè)承受沿軸向的拉應(yīng)力，因此外側(cè)螺栓的應(yīng)力值較小。螺栓與螺母連接時(shí)，沿螺母下邊沿作徑向路徑化分析，用于評(píng)定螺栓強(qiáng)度，該路徑會(huì)經(jīng)過(guò)螺栓與螺母連接的第1 個(gè)螺紋根部應(yīng)力最大處。螺栓評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表3，可以看出在該路徑下的強(qiáng)度校核滿足要求。

表3 螺栓強(qiáng)度評(píng)定Tab.3 Evaluation of bolt strength

5.3 墊片密封評(píng)定

圖8（a）中表明在螺母上存在應(yīng)力奇異現(xiàn)象。墊片在螺栓預(yù)緊力作用下，越靠近螺栓受到的螺栓預(yù)緊力（壓應(yīng)力）作用越明顯，故在法蘭管道與墊片接觸的最外側(cè)位置存在最大等效應(yīng)力。墊片在預(yù)緊工況、承壓工況和操作工況下的壓應(yīng)力分布云圖如圖8 所示。

圖8 不同工況下墊片壓應(yīng)力分布云圖：（a）預(yù)緊，（b）承壓，（c）操作Fig.8 Cloud maps of shim pressure stress distribution under different working conditions：（a）pre-tightening，（b）pressure bearing，（c）operating

法蘭連接系統(tǒng)的密封性主要是由墊片決定，各種工況下墊片的應(yīng)力分布的變化范圍和應(yīng)力分布的特征是保證其密封的關(guān)鍵，圖8 表明墊片壓應(yīng)力云圖的分布趨勢(shì)相同，給墊片做徑向（半徑方向）路徑分析。預(yù)緊工況和承壓工況下墊片的接觸應(yīng)力要大于墊片的初始密封比壓，本次仿真墊片為柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片，由《壓力容器第3 部分：設(shè)計(jì)》GB/T 150.3—2011 查得該復(fù)合墊片的墊片系數(shù)m=3，墊片比壓力σy=50 MPa，墊片密封性評(píng)定見(jiàn)表4，評(píng)定結(jié)果顯示各工況下墊片密封性均良好。

表4 墊片密封評(píng)定Tab.4 Evaluation of gasket sealing

6 結(jié) 論

為保證試驗(yàn)臺(tái)高溫管道處的法蘭連接系統(tǒng)的安全性與可靠性，本文提出了一種法蘭密封設(shè)計(jì)的方法。利用ANSYS 有限元分析方法，建立高溫管道法蘭連接系統(tǒng)的三維有限元模型。對(duì)法蘭連接系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得到了該法蘭連接系統(tǒng)在高溫條件下的溫度變化規(guī)律。對(duì)該連接系統(tǒng)各部件的法蘭連接不連續(xù)部位進(jìn)行沿路徑的線性化分析的結(jié)果表明：法蘭內(nèi)外壁溫度沿半徑方向逐漸降低，沿軸線方向呈先增后減趨勢(shì)，法蘭環(huán)外側(cè)沿周向溫度沿中面基本呈對(duì)稱分布。螺栓上下兩側(cè)溫度相對(duì)于中間平面對(duì)稱分布，內(nèi)側(cè)高于外側(cè)，最高溫度在螺栓與法蘭直接接觸的位置，最低溫度出現(xiàn)在螺栓的兩端。其次，對(duì)該連接系統(tǒng)各部件進(jìn)行強(qiáng)度分析，據(jù)JB 4732—1995，得各工況下的墊片壓應(yīng)力均遠(yuǎn)大于其初始密封比壓，表明該墊片具有良好的密封性，且螺栓與法蘭的強(qiáng)度均能較好的滿足要求。本文的研究對(duì)高溫高壓工業(yè)設(shè)備密封泄漏領(lǐng)域問(wèn)題的處理以及高溫管道法蘭連接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值和借鑒意義。