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压力容器和管道通常采用法兰连接作为可拆连
接。国内外最通用的法兰连接的规范设计方法是
ASMEⅧ- 1 附录2 推荐的“具有环形垫片的螺栓法
兰连接的计算规则”[1 ]。这一方法已经沿用了将近半
个多世纪。该方法的主要特征是选择设计垫片系数、
确定预紧螺栓载荷和验算法兰弹性强度。显易而见,
这一方法给工程遗留两方面的问题:一是这些设计
垫片系数能否真正反映垫片的变形特性和密封能
力?由哪些标准试验方法测定这些垫片系数?二是仅
验算法兰强度能否保证法兰接头的密封性?由什么
样的定量要求确定接头的密封性?ASME 和其他传统
的计算方法没有回答这些问题。近年来,由于对减少
环境空气污染要求越来越严厉,发达国家广泛禁止
使用含石棉的密封材料,使得解决这些问题的呼声
日益高涨。因此修改压力容器和管道法兰设计规范
的要求变得越发迫切。实际上,上述两类问题旨在将
法兰设计的两个控制目标—完整性和密封性统一起
来。完整性要求整个法兰结构的机械或热应力控制
在材料允许范围内;密封性则要求作用在法兰密封
面上的接触应力(通常称为垫片应力)使法兰接头的
泄漏率控制在法规允许范围内。解决此统一性的关
键在于揭示垫片系数—泄漏率—垫片应力的内在规
律和工程实现方法。为此,整整化了工程界30 多年
的努力,这些问题的解决才初露端倪。 |
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