静设备
石油化工设备技术，2017，38（1）·31· Petro-Chemical Equipment Technology
法兰设计方法对水压试验
工况的适应性分析
王小敏
（中国石化工程建设有限公司，北京100101）
摘要：法兰失效分为密封失效和强度失效，密封失效是法兰的主要失效形式。文章针对法兰水压试验工况的密对问题，就法兰的螺栓面积、法兰强度、法兰刚度、垫片强度四个问题进行了讨论，说明Waters法能适应水压试验工况时强度、刚度密对的要求，
关键词：法兰垫片水压试验法兰预紧力 doi:10.3969/j.issn.1006—8805.2017.01.031
Waters法是国际上应用最广，历史最为悠久的法兰计算方法[11。该方法于1937年提出，经过近80年的实践证明，它是一种成熟可靠、经济合理的法兰设计方法。目前GB150.3、JB4732、 ASME等标准中有关法兰计算都是基于Waters 法。Waters法分预紧和操作两种工况对法兰强度进行校核，实际上是对两种工况的法兰设计力矩分别计算，二者取大值，对法兰强度进行校核。但水压试验这种工况在标准中并没有详细说明。 1法兰的失效
法兰的失效一股分两种：密封失效和强度失效。密封失效也可以归结为两方面原因引起的：垫片本身材料失效弓起的泄漏（垫片压溃)和法兰变形过大引起的法兰垫片联接系统失效弓起的泄漏。强度失效，即法兰发生很大变形甚至发生断裂。由于压力容器法兰所选用的钢材的弹塑性都非常好，在强度失效前，法兰会产生较大的变形，导致法兰垫片联接系统失效，所以密封失效实际上是法兰失效的主要型式。
文献【2】认为Waters法忽略了压力对法兰环、法兰颈、直边段的直接作用，导致法兰计算应力偏小。文献【3】认为该方法应补充压力引起的直接应力的作用。将法兰锥领的轴向应力控制条件由≤1.5[，改为≤1.5[]—。
ASME在2004版中补充了法兰刚度校核的内容，文献【4】对其进行了考证，证明对整体法兰限制≤万婺，相当于控制法兰锥颈大端偏
2 转角3
3
，比英国BS标准的控制值一
-稍微严格。 4
文献【5】针对不同操作介质的情况，为了提高
法兰的密封性，在保证螺栓不产生屈服，垫片不被压溃，法兰不会产生过大扭转变形的前提下，提高螺栓的安装载荷可以为法兰接头密封性能提供较大的安全裕量。
2水压试验时的法兰失效问题
水压试验是设备最终制造完毕后的一项最重
要考核内容。主要起到考验容器整体强度和致密性；重点检验接头结构的致密性；验证密封结构的密封性。对法兰垫片系统而言，水压试验的重要目的在于考验其密封性，所以水压试验时所选用的法兰垫片应采用产品垫，否则不能达到检验法兰垫片系统的目的。
现场水压试验中，经常法兰泄漏之类的反馈通常做法是将压力释放，进一步提高法兰的安装载荷，以达到法兰密封的效果。但这样做是否安全？标准规范中对法兰的水压试验工况的校核也没有明确说明，为此进行讨论。
水压试验压力主要由三部分组成：
1）标准规范中规定的系数（对液压1.25）； 2）温度折算系数（取各元件材料常温和设计
收稿日期：2016-10-19。
作者简介：王小徽，男，2002年毕业于中国石油大学（北京），
硕士，主要从事压力容器设计、校核工作，高级工程师 Email:wangxiaom@sei.com.cn.