 河北法兰研究内容及方法
(1)密封系统变形协调性分析
河北法兰连接密封系统主要由一对法兰、一个垫片、数个螺栓螺母组成。其密封过程也是预紧、升压、升温、正常运行、停工和重新开工等工况下各个元件间发生变形协调的过程。本文研究将法兰连接系统作为一个整体，考虑到高温高压下法兰上的应力、垫片应力、螺栓应力以及法兰变形、垫片变形、螺栓变形情况，并对其进行详细的载荷一变形分析，建立法兰力矩平衡方程和变形协调方程，并建立高温蠕变法兰变形协调方程。
(2)垫片表面残余应力分析
在研究国标法兰时一般强度时足够的，但法兰的刚度并非无限大，在螺栓预紧力和介质压力的作用下法兰产生一定的翘曲变形，使得法兰盘有所偏转，偏转角达到某一值时密封就会失效，而发生泄漏。本文研究的是环连接面的法兰，垫片采用的是八角垫片，由于法兰接头存在结构和接触、材料等多种非线性，考虑接头各元件间的相互作用，可把国标船用法兰连接接头当作一个系统来分析。采用有限元ANSYS软件分别对预紧和操作工况下法兰的应力应变，垫片表面残余应力分布进行研究，对法兰刚度和密封的关系进行定性分析。
(3)法兰刚度计算
设备碳钢法兰的高温高压给密封带来了很多的技术难题。随着设备温度和介质压力的增加，垫片上的压紧力就会减小，那么所需螺栓力就会增大，则螺栓力对中心的弯矩增大，从而使得法兰的刚性降低。螺栓弯矩的增大及法兰刚度的降低都会导致法兰发生翘曲变形和偏转，作用在垫片表面的残余应力在径向会出现严重分布不均匀。通过河北法兰生产厂家对法兰的结构简化和变形分析，得出设备法兰的刚度计算方法，总结法兰刚度的分布规律，从理论上揭示高温下法兰密封失效的机理。
历史背景及现状
1、油气储运业的创立与崛起
油气储运业的起源可以追溯到公元16世纪我国古代自流井盐人利用竹木管输送天然气熬盐的时代，但真正的油气储运业是从本世纪初美国大量敷设金属管道用来输送石油、石油产品以及天然气才开始的。本世纪20年代随着金属焊接工艺的极大改善，进一步刺激了以管道输送为标志的油气储运业的发展；第二次世界大战期间，随着战地用油的剧增，导致了成品油长输管道的迅猛发展。战后各国为了恢复经济，加快了工业化的发展步伐，随着工业的快速发展，各国对油气能源的需求日益增长。不仅缺乏油气资源的国家急需从产油国进口原油或天然气来发展本国的经济，而且原来产油的国家因石油和天然气资源供不应求也需从它国进口。于是，为了适应全球油气资源供求新格局的需要，油气储运业在这一时期得到了前所未有的高速发展。据统计，战后的50年全世界总计建设了166万km的油气输送管道，其中美国就占47%的份额。美国油气管道建设的高峰期是50年代中期到60年代末期，其中最高峰的lsso年美国就建成了22600km的输气管道。继美国油气管道建设高峰期之后，世界其它国家油气管道建设在70年代初期至80年代中期也得到了迅猛发展，其中最高峰的1981年全世界总共敷设了62000km的油气管道。如美国横贯阿拉斯加原油管道、前苏联通向欧洲诸国的友谊输油管道以及阿尔及利亚至意大利输气管道等世界著名管道工程都是在这一时期先后完成的。
伴随油气管道建设的飞速发展，世界油气储存的能力和规模也得到了相应的发展。自从50年代第二次中东战争爆发，西欧部分国家经济受到以沙特阿拉伯为首的中东产油国石油禁运政策的影响后，欧洲经合组织就建议各成员国将其石油储备量提高到两个月的消费量，并逐渐增加到使用90天的储备量。长期依靠石油进口生存的日本在1975年就颁布了国家《石油储备法》，对石油公司在油罐建设和石油储存方面实行长期低息贷款等优惠政策，经过20多年的不懈努力，日本目前的石油储备量已超过100天的消费量，位居世界第二。为了满足石油储备量日益增长的需要，自本世纪60年代以后，油罐建造大型化已成为发展趋势，从60年代初美国首次建成10万m³浮顶罐，到70年代初日本建成16万m³浮顶罐，目前世界上最大的油罐已达24万m³。
2、油气储运学科的形成过程
在以管道输送和容器储存油气为标志的油气储运业的发展初期，人们面临着如何使油气克服在管道中的流动阻力从油田输往用户、如何根据输量任务合理选取管道规格和增压设备、如何在油田与用户之间敷设管道、如何解决油气在储存过程中的挥发损失等技术难题，为了尽快解决这些阻碍油气储运业发展的技术难题，美国和前苏联的工程技术人员通过大量的理论及实验研究，建立了油气管输基本理论和油气储运系统的设计方法。经过后来实践的检验和不断完善，到本世纪40年代已初步形成了以流体力学、固体力学和工程热力学为理论支撑的油气储运工程学科。该学科以解决油气从井口到炼厂或用户之间的油气预处理、运输、储存和计算等工艺技术问题和油气储运设施的建造与维护等工程技术问题为主要内容，同油气勘探、油气开发等学科构成了油气生产从地下到地上各个环节的完整学科体系。于是油气储运工程学科便从四、五十年代起，先后在前苏联和我国石油大学的专业学科中占有一席之地。随着后来油气储运业的兴旺发展，对从事油气储运工作的专业技术人才的需求也不断增大，到70年代末期，我国开办油气储运专业的大学已从原来的两所增加到五所，近二十年来通过这五所大学，总共培养了5000多名油气储运专业的毕业生。尽管这些毕业生已为我国油气储运业的发展做出了巨大贡献，但是就目前我国大学培养油气储运专业技术人才的能力来看，在今后10~15年之内仍无法满足该专业领域对技术人才日益增长的需求。
3、油气储运在国民经济建设中的战略地位
众所周知，石油和天然气是世界各国目前发展经济不可缺少的重要能源形式。由于全球油气资源分布的极端不均衡，需求量因地区差异较大，使得油气资源从产地到用户之间需要一个庞大的储运系统来连接，一旦这个储运系统的运输受阻，不仅对油气消费国的经济发展产生不利影响，而且还会给产·油国的经济造成损失。所以，无论是石油生产国还是油气消费国，历来都把油气储运摆在国家经济发展保障能力的高度加以重视，尤其在战争时期，油料保障更是被看成是取得战争胜利的关键因素之一。当前，世界各国的经济竞争日趋激烈，油气储运系统的完善与否不仅影响国家经济建设的可持续发展战略，而且也是制约国内区域经济平衡发展的重要因素。因此，孟村法兰厂在经济发达国家十分重视对油气储运业的财力投人和政策保护，并且已经利用其比较完善的油气储运设施在应付市场价格波动带来的能源短缺或能源过剩局面中争取了主动。
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