(1)密封系統(tǒng)變形協(xié)調性分析

平焊法蘭連接密封系統(tǒng)主要由一對法蘭、一個墊片、數個螺栓螺母組成。其密封過程也是預緊、升壓、升溫、正常運行、停工和重新開工等工況下各個元件間發(fā)生變形協(xié)調的過程。本文研究將法蘭連接系統(tǒng)作為一個整體，考慮到高溫高壓下法蘭上的應力、墊片應力、螺栓應力以及法蘭變形、墊片變形、螺栓變形情況，并對其進行詳細的載荷一變形分析，建立法蘭力矩平衡方程和變形協(xié)調方程，并建立高溫蠕變法蘭變形協(xié)調方程。

(2)墊片表面殘余應力分析

在研究國標法蘭時一般強度時足夠的，但法蘭的剛度并非   大，在螺栓預緊力和介質壓力的作用下法蘭產生   的翹曲變形，使得法蘭盤有所偏轉，偏轉角達到某一值時密封就會失效，而發(fā)生泄漏。本文研究的是環(huán)連接面的法蘭，墊片采用的是八角墊片，由于法蘭接頭存在結構和接觸、材料等多種非線性，考慮接頭各元件間的相互作用，可把國標船用法蘭連接接頭當作一個系統(tǒng)來分析。采用有限元ANSYS軟件分別對預緊和操作工況下法蘭的應力應變，墊片表面殘余應力分布進行研究，對法蘭剛度和密封的關系進行定性分析。

(3)法蘭剛度計算

設備碳鋼法蘭的高溫高壓給密封帶來了很多的技術難題。隨著設備溫度和介質壓力的增加，墊片上的壓緊力就會減小，那么所需螺栓力就會增大，則螺栓力對中心的彎矩增大，從而使得法蘭的剛性降低。螺栓彎矩的增大及法蘭剛度的降低都會導致法蘭發(fā)生翹曲變形和偏轉，作用在墊片表面的殘余應力在徑向會出現(xiàn)嚴重分布不均勻。通過對法蘭的結構簡化和變形分析，得出設備法蘭的剛度計算方法，總結法蘭剛度的分布規(guī)律，從理論上揭示高溫下法蘭密封失效的機理。