0 背景介绍

法兰连接是一种广泛应用于炼油、石化和电力行业承压设备中的连接方式，其最常见的失效形式是法兰接头的密封失效。近年来法兰接头的泄漏致使内部有毒、易燃、易爆介质外漏的重大事故频发。经分析发现，该类事故发生的根本原因都是法兰接头的泄漏。从法兰接头的完整性方面考虑，导致泄漏的主要因素不是强度失效，而是密封失效。撇开法兰接头的原始制造缺陷不提，迄今为止国内外很少发生由于法兰接头的强度失效引发的事故，而因法兰泄漏所诱发的承压设备爆炸、有毒介质外泄等事故却屡有听闻。由此可见，法兰接头已成为各行业承压设备运行安全中相对薄弱的环节之一。

调研设计与实施 为了做好新一轮的国培工作，课题组进行了为期一周的实地调研，深入全区参加国培项目的县区，通过召开座谈会、现场访谈、实地考察，收集了大量第一手资料。本研究主要是从教师层面进行调查，调查内容主要有教师培训现状与需求、远程学习现状、存在的问题、真实需求以及网络研修与校本研修整合情况等。

6.外国需求来源地效应。在需求效应中，外需来源地效应也产生了较大的积极影响。在金融危机期间，该效应造成日本增加值出口下降了28.98%。这也表明全球范围内由于发达经济体经济增速放缓，而发展中国家特别是新兴经济体、金砖国家的经济提速所造成的对日本产品的需求影响非常显著，因为这意味着日本对外出口市场的多元化程度进一步提高，从而导致日本出口对传统出口目的地依存度下降，使得日本的出口更具弹性，这会导致日本增加值出口的上升。

总之，将网络教学平台运用到职校数学教学中，需要教师不断提高自身的业务水平，与时俱进，掌握使用各种平台的能力。教师研究教学内容、平台功能来备课，恰当地运用平台，并把网络教学平台、教学资源和教学行为进行有机整合，为学生的自主学习提供更大的灵活性，不再受空间和时间的约束。如果网络教学平台能更好地为职校数学教学实践服务，那么必然会为职校数学教学开辟一条新的道路。

然而，通常法兰泄漏是在其运行中不可避免的失效问题，从而使该问题得不到足够的重视。在工程上，对于法兰泄漏一般采取停机后更换垫片或螺栓的方式，未从根源上解决法兰接头的密封失效问题。若是从法兰接头最初安装的角度来考虑这一问题，研究出一种可以切实提高法兰接头密封性能的螺栓预紧方法，无疑可从根本上解决法兰接头的泄漏问题。这样既提高了装置的安全性和使用寿命，又可大幅降低由于停机维修所带来的经济损失，更保障了人民群众的生命和财产安全。

1 国内外研究状况

在火电和石化等行业中承压设备法兰接头的密封问题一直是工程界的难题。在1985年，Payne就开始对法兰连接的密封失效问题进行了全面调查和研究 [1-2]，明确了高温状态和温度变化是在役法兰连接失效的主要原因。Winter等 [3]国外学者总结了美国压力容器研究委员会近10年的研究结果，对法兰连接系统研究的必要性作了详细的解释。国内学者也在法兰密封的研究领域做了大量的研究。南京工业大学的顾伯勤等对法兰密封、法兰连接系统的可靠性等特性做了较为丰富的研究；华东理工大学的关凯书等 [4]也对垫片的高温性能和法兰密封性能做了较多的研究。

目前，高压放电式臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大等优点，成为国内外相关行业使用最广泛的臭氧发生器。但由于现场的操作人员及技术员大多凭着经验或厂家的说明书来进行制备臭氧，这在一定程度上制约了臭氧的经济高效利用。因此，本文采用以氧气为气源的中频臭氧发生器，探讨更高效、节能的臭氧制备策略，以为实际生产提供技术支持。

国内相关工程领域内，通常认为法兰泄漏是其在运行中普遍存在和不可避免的问题，一般采用停机更换垫片或螺栓的方法来解决，但这种方式直接影响了整套装置的连续生产运行，且带来了巨大的经济损失。

然而，在现今的压力容器、压力管道现场安装监督检验过程中，也往往忽视了法兰接头螺栓预紧方式的重要性，在监督检验工作中缺少相应的指导性建议。因此，本文对法兰接头的螺栓预紧方法进行了比较和研究。

2 螺栓预紧方法的研究

法兰连接的紧固与密封主要是通过施加螺栓预紧力来实现，特别是对于运行工况很苛刻的环境。比如在长期高温和高压环境下，法兰与螺栓会产生热变形，螺栓和垫片还会发生蠕变松弛，因此苛刻环境下密封性能的维持要比常温下更困难。此外，螺栓预紧力的大小及初始预紧的均匀性控制会显得格外重要。在现场调研时发现，由于施工队条件限制，工人大多采用人工大锤敲击的方式加载，这样可能会导致螺栓预紧力超过屈服极限，甚至造成其断裂。同时工人预紧螺栓时不遵循多轮拧紧的方式，使得预紧完毕后螺栓的受力分布不均匀，这也会导致法兰泄漏失效的发生。因此希望通过试验和分析，研究出一种更有效的法兰连接拧紧方式，以保证加载完成后螺栓受力的均匀性。

2.1 螺栓预紧方法介绍

前两种方法中后期加载轮次的重要性比较突出，因此尝试在ASME替代方法的基础上再提出一种优化方法，即试探打破螺栓载荷渐进增量法（如图3所示）。取消第一步对四个螺栓加载20%～30%的扭矩，直接加载到目标扭矩的70%，而后逐一拧紧螺栓，直至其不再转动。

最后一轮：4 h后重复第四轮步骤，这是为了消除螺栓受力后短时蠕变松弛的作用。（3） 优化方法

该方法使用单一拧紧工具，且一次拧紧一根螺栓。其安装方法为先用手将螺栓、螺母 （按照图1中螺栓次序1～16）依次拧紧，检查法兰配合面的间隙是否均匀，如果不均匀需则根据情况作出相应调整。

  

图1 ASME传统拧紧方法

使用传统拧紧方法进行实验，从应变仪中得到的螺栓力分布结果如表1所示。

第二轮：依照第一轮顺序对螺栓加载50%～70%的目标扭矩，然后检查法兰配合面间隙的均匀情况，如果不均匀则进行适当调整。

案例叙事的形式有很多，这里以写课例打磨为例进行简单介绍.磨课应该是初中数学青年教师参加工作后必须面临的一项任务，笔者认为整个的磨课过程如“家里要来客人，打扫卫生”的感觉是一样，要具体到边边角角，方方面面，具体到磨课，则要关注课堂的教学流程、教学内容、课堂语言等.

第四轮：依照顺时针或者逆时针顺序依次对螺栓加载100%的目标扭矩，直到所有螺母在该扭矩下不再转动为止。

第一轮：依照顺序 （1-9-5-13）对螺栓加载20%～30%的目标扭矩。

最后一轮：4 h后重复第四轮步骤，这是为了消除螺栓受力后短时蠕变松弛的作用。（2）ASME提供的替代方法

这是一种ASME标准中提供的替代方法 （如图2所示），开始只拧紧4根螺栓，为了使垫片法兰连接开始压缩垫片，然后再依次拧紧螺栓。该方法既不需要对每根螺栓进行编号，也减少了施工人员的工作量，提高了装配效率。该方法已经成功应用于一些特定的场合 （比如硬垫片场合及部分软垫片场合）。

第N轮：重复第四轮步骤直到所有螺母在该扭矩下不再转动为止。

第二轮：依照第一轮顺序对螺栓加载50%～70%的目标扭矩。

  

图2 ASME替代方法

第三轮：依照第一轮顺序对螺栓加载100%的目标扭矩。

第四轮：依照顺时针或者逆时针顺序依次对螺栓加载100%的目标扭矩，直到所有螺母在该扭矩下不再转动为止。

第N轮：重复第四轮步骤直到所有螺母在该扭矩下不再转动为止。

对照组采用常规放射治疗。观察组采用调强放射治疗，使用Siemens螺旋双排CT机，层距3 mm，扫描野3～4 cm[5-6]。治疗中临床靶区对鼻咽癌肿瘤全全覆盖，靶区和肿瘤去之间，间隙为5 ～ 10 mm[7-8]。

2.4.2 相似度评价 采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统（2012版）》，以药材样品的HPLC对照指纹图谱为对照，进行整体相似度评价。结果显示，10批药材样品的相似度为0.919～1.000，表明各批药材样品的化学成分一致性较好，均含有11个成分，但各成分含量存在差异，详见表3。

（1）ASME PCC-1传统拧紧方法

根据美国ASME PCC-1《压力边界螺栓法兰连接安装指南》的加载方法，螺栓都需要多轮次的加载，现对几种常用的拧紧方法做出介绍。

  

图3 优化方法

第一轮：依照顺序 （1-9-5-13）对螺栓加载50%～70%的目标扭矩。

第二轮：按照1～16依次对螺栓加载100%的目标扭矩。

第N轮，重复第二轮步骤直到所有螺母在该扭矩下不再转动为止。

最后一轮：4 h后重复第二轮步骤，这是为了消除螺栓受力后短时蠕变松弛的作用。

2.2 试验方法

搭建一套法兰拧紧顺序试验装置，为了保证法兰在拧紧过程中保持稳定，不会随着扭力产生不必要的晃动，设置四个地脚螺栓将其固定，见图4。

  

图4 螺栓预紧实验装置

 

1—数据记录电脑 2—XL2101G静态电阻应变仪3—DN300法兰 4—扭矩扳手

试验采用四分之一桥自补偿平衡电桥法，在螺栓中部对称的两侧沿轴线方向粘贴两个应变片及接线端子并焊上导线，将其接入应变仪中。其中选择一根螺栓放在试验环境中，保持不受力状态，贴上应变片作为补偿与每根螺栓形成平衡电桥，如图5所示。

  

图5 螺栓贴片情况

法兰试验装置采用螺栓贴应变片的模式，首先将贴上应变片的螺栓在拉伸试验机上进行标定，之后在法兰上进行试验，得到所需的螺栓力分布。

同治四年(1865)正月初一日，“塔城汉回苏玉得等纠约回众，勾结附近哈萨克，持械进城，抢掠马匹、杀伤官兵、抢去库存枪炮等物”，[注]《钦定平定陕甘新疆回匪方略》卷107，同治四年六月壬寅条。塔尔巴哈台回民起事从而发生。正月初三日，石金斗、米庆等人“诡为哭诉，训悔为由”，更是以镇压回民军为名，将锡霖、博勒果素和粮饷处章京富勒斐图等人请到城西南礼拜寺。一齐开枪杀死了锡霖、博勒果素、理事通判音登额、主事富勒斐图和诸多清官兵。[注]魏光焘编：《勘定新疆记》卷一，文海出版社，第3-4页；《钦定平定陕甘新疆回匪方略》卷107，同治四年六月壬寅条。

对3种预紧方法进行试验，比较3种方法的螺栓载荷分布均匀程度。根据垫片厂商提供的数据，将单个螺栓拧紧力定为44 kN，将其作为几种加载顺序的目标螺栓力，按照拧紧方案逐一进行试验。

2.3 试验结果及分析

（1）ASME PCC-1传统拧紧方法的实验结果

力争防灾减灾再有新贡献。抓好重点防洪工程建设，加快实施“六江一干”治理工程，推进140个中小河流治理项目和防汛抗旱指挥系统二期工程，确保2014年汛前全面完成1046座一般小（2）型病险水库除险加固任务。抓好抗旱应急水源建设，因地制宜新建一批小型蓄水、引水、提水、集雨等抗旱应急工程，千方百计增加抗旱水源，确保城乡生活生产用水。

全世界都在关注种子，种质资源，事关国家生态安全，事关人类未来。作为物种遗传信息的一种载体，种质资源几乎是所有重大研究成果的基础，也是未来科技较量的必争之地。

第一轮：依照顺序 （1-9-5-13→3-11-7-15→2-10-6-14→4-12-8-16）对螺栓加载20%～30%的目标扭矩，然后检查法兰配合面间隙的均匀情况，如果不均匀则选择性拧紧或松动相应螺栓。

第三轮：依照第一轮顺序对螺栓加载100%的目标扭矩，然后检查法兰配合面间隙的均匀情况，如果不均匀则进行适当调整。

由表1可见，在ASME PCC-1的传统方法中，第一轮按交叉顺序对每一根螺栓都进行20%左右目标预紧力的加载后，4，8，12，16号螺栓的受力比该轮拧紧力更大。第二轮加载过后，仍然是这4根螺栓受力增加，其余螺栓的受力尚未体现出来。第三轮加载过后，双数号螺栓受力继续增大并且单数号的螺栓受力均保持在较低水平，这是明显的弹性交互作用现象，整个法兰上的16根螺栓受力呈现W形式。直到第四轮开始使用100%目标预紧力顺次加载各个螺栓后，整个螺栓力的分布开始趋于接近目标预紧力。第五轮后有2根螺栓受力（12，13号）未达到目标预紧力的95%，第六轮100%目标预紧力加载过后，整个法兰的螺栓受力分布基本均匀且都达到目标预紧力95%以上。

在整个预紧过程中，一共对螺栓进行了96次操作，且第六轮过后螺栓的受力分布才符合要求，可见ASME PCC-1传统预紧方法不仅操作繁琐，而且效率很低，前几轮次的加载还需要操作人员在法兰周围不断绕行，降低了工作效率。

（2）ASME替代方法的试验结果

采用ASME标准中提供的替代方法进行试验，从应变仪中得到的螺栓受力分布结果如表2所示，达到目标预紧力的情况如表3所示。

 

表1 ASME传统拧紧方法的螺栓预紧力分布N

  

螺栓号 第一轮 第二轮 第三轮 第四轮 第五轮 第六轮15324 36734 43718 4416223737 4810 36676 43332 44906 43922313 23 7197 48674 43210 43833415729 37025 50745 37471 42980 43781511 17 33 38142 42710 4387162696 6185 27894 63693 43384 43762712 27 35 41276 42622 43794813037 30186 43097 35745 42901 4390890021 38024 43379 4410510 186 24 24831 39378 44521 4370611 6 10 33 46276 41893 4336612 15367 35086 52431 29616 40192 4345713 4 4 22 22913 41178 4368214 69 0 14491 30592 42519 4389615 9 19 32 37378 43631 4398516 13200 30800 44000 44000 44000 44000

 

表2 ASME替代方法的螺栓预紧力实验数据N

  

螺栓号 第一轮 第二轮 第三轮 第四轮 第五轮 第六轮 第七轮18318 16025 39833 43332 42823 44923 44275242266 45799 45320 44231300048908 47315 44980 44078000443303 44943 44069 43646515788 35415 50233 25551 41189 41510 43352600026289 37219 40075 43352000729387 38664 40339 43464800026719 36023 41019 434700003746 9247 24924 24602 38918 40931 4341410 0 0 0 28808 39626 40618 4341711 0 0 0 23594 37355 40768 4353212 0 0 0 22301 36971 41553 4367813 13200 30800 44000 29575 39729 42389 4385314 0 0 0 32803 37989 43375 4396315 0 0 0 36333 41471 43892 44019916 0 0 0 44000 44000 44000 44000

 

表3 替代方法的螺栓力达到目标预紧力情况%

  

螺栓号 螺栓力与目标预紧力的百分比 螺栓号 螺栓力与目标预紧力的百分比第五轮 第六轮 第七轮 第五轮 第六轮 第七轮197.33 102.10 100.63 9 88.45 93.03 98.672104.09 103.00 100.53 10 90.06 92.31 98.683107.53 102.23 100.18 11 84.90 92.65 98.944102.14 100.16 99.20 12 84.03 94.40 99.27593.61 94.34 98.53 13 90.29 96.34 99.67684.59 91.08 98.53 14 86.34 98.58 99.92787.87 91.68 98.78 15 94.25 99.75 100.04881.87 93.23 98.80 16 100.00 100.00 100.00

ASME替代方法得出的试验数据表明，前三轮分别对4根对角螺栓进行螺栓力渐增的加载，且1，5，9，13号螺栓的受力在不断增加。第四轮开始使用100%目标预紧力顺序拧紧后，螺栓受力的分布开始趋于均匀。第六轮时多根螺栓预紧力仍在目标预紧力的92%左右，第七轮后则全部达到95%以上，螺栓受力趋于均匀。在整个预紧过程中，一共对螺栓进行了76次操作，且第七轮过后螺栓的受力分布才符合要求，该方法比传统方法的效率高，但是在前三轮拧紧过程中，施工人员需要多次绕行，降低了工作效率。（3）优化方法的实验结果

根据搭建好的实验装置，对优化方法进行试验，从应变仪中得到的螺栓受力分布结果如表4所示，达到目标预紧力的情况如表5所示。

优化方法在第二轮加载完毕过后，前几号螺栓的应力高于目标预紧力而中间序号的螺栓载荷低于目标预紧力，使法兰出现了一定的偏转，但是在多轮次的预紧过后，法兰会逐渐恢复。到第五轮加载过后，螺栓力都达到目标预紧力的95%以上，整个过程中一共对螺栓加载了68次。该方法不需要对螺栓编号，且减少了加载步骤。

 

表4 优化方法下的螺栓预紧力N

  

螺栓号 第一轮 第二轮 第三轮 第四轮 第五轮 第六轮136215 47263 42263 45008 44662 44119252241 46241 45770 44524 440913050849 41849 44715 43447 440710447659 37659 40725 44234 44004533776 32185 36185 41111 43689 438036021770 35770 40263 42414 434640722950 36950 41566 42529 431488020966 35966 40627 42957 43103024355 21293 37393 41800 42048 4332210 0 20094 40094 42294 42521 4361911 0 18866 39666 41061 42207 4384312 0 16312 34312 41451 43328 4396813 30800 15796 37796 40863 43909 4401514 0 32101 39101 43731 44104 4402215 0 40224 41224 44567 44119 44019916 0 44000 44000 44000 44000 44000

 

表5 优化方法螺栓力达到目标预紧力情况%

  

螺栓号 螺栓力与目标预紧力的百分比 螺栓号 螺栓力与目标预紧力的百分比第五轮 第六轮 第七轮 第五轮 第六轮 第七轮1102.29 101.50 100.27 9 95.00 95.56 98.462104.02 101.19 100.21 10 96.12 96.64 99.133101.63 98.74 100.16 11 93.32 95.93 99.64492.51 100.53 100.01 12 94.21 98.47 99.93593.43 99.29 99.55 13 92.87 99.79 100.03691.51 96.40 98.78 14 99.39 100.24 100.05794.47 96.66 98.06 15 101.29 100.27 100.04892.33 97.63 97.96 16 100.00 100.00 100.00

3 分析与总结

从三种不同预紧方法的试验结果来看，第三种优化方法所使用的拧紧次数更少，步骤更简单，效率也更高。该优化方法不仅提高了各个螺栓受力的均匀性，更大幅度地提高了现场拧紧效率，是一种保证现场法兰接头预紧质量既有效又简便的方法。

优化的螺栓预紧方法更适合现场操作，操作工人既不需要对螺栓编号，也不需要为了多次拧紧对角螺栓而绕法兰走动，仅需对操作人员进行简单培训即可，该方法为该类工况下压力容器和压力管道的法兰接头的现场紧固螺栓预紧提供了参考。

参考文献

[1] PAYNE J R.Comparison of proposed ASME rules for flanged joints[A].Proc.8th ICPVT,July，1996.

[2] HSU K H,PAYNE J R,BICKFORD J H,et al.The US PVRC Elevated Temperature Bolted Flange Research Program[C].Proc.2nd Internal Symposium on Fluid Sealing of Static Gasket Joints,La Baule，1990:9.

[3] WINTER J,LAWRENCE A.Flange Thermal Parameter Study and Gasket Selection[C].Proceedings of the 1996 ASME Pressure Vessels and Piping Conference 2,New York,1996.

[4] 关凯书，王志文，蔡仁良.ASME PCC-1—2010《压力边界螺栓法兰连接安装指南》的解析[J].压力容器，2011，28(12)：41-47,64.