科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

我国法兰年产量高达70万吨，螺栓-法兰连接广泛应用于化工、石油、电力等领域。但目前法兰螺栓大多依靠人工手动紧固，对于DN1000以上的法兰需要3-4人配合完成，且安装可靠性低，无法保证安装精度，法兰的密封性能无法保证。若法兰密封失效，将造成高达千万元的经济损失，甚至人员伤亡。

目前已有的法兰紧固装置有扭矩扳手和液压拉伸器：

① 扭矩扳手也需2人配合安装，相较人工效率提升不大，但能一定程度减轻工人工作强度；

② 市面已有的液压拉伸器装置较为昂贵，购入成本高达15万、学习成本高达2万元，还另需每年维护成本5万， 单个装置重量大于10kg，在工地、工厂等路面不平或高层建筑等场所极难操作。

市面已有的法兰螺栓紧固装置无法满足高温高压严苛工况的安装使用，一旦法兰密封失效造成安全泄漏问题，将对企业的发展生存造成极大影响。因此，螺栓-法兰紧固的高精度智能化发展在构建低能耗、低损耗的绿色化工领域中占据不可忽视的重要地位，研发面向高温高压化工设备与管道法兰的螺栓智能固紧与健康监测关键技术及配套装置势在必行，以期实现高效、智能化螺栓紧固，提升安装效率，降低安全生产隐患。

该技术及产品研发成功，可在化工、石油、船舶、核电等多领域推广，具有广袤的市场前景。

需解决的主要技术难题

技术难点主要有以下四点：①精确的预紧力设计系统。考虑垫片的非线形回弹效应，对预紧力进行精确设计，并形成计算软件；②螺栓紧固超高压自动调节与控制系统。打破70 MPa的行业壁垒，拓宽调压范围，并改善密封寿命；③高性能液压螺栓紧固装置。需同时兼顾轻量化与安全性设计，实现一机多用，覆盖多个螺栓系列；④密封性能远程健康监测。将螺栓预紧力、法兰盘偏转角等关键参数上传云端，实现远程质量监控。

期望实现的主要技术目标

①安装效率较传统人工紧固提升3倍及以上，较半自动紧固提升***~2倍；②密封寿命达2000次及以上，服役期间故障次数小于等于5次；③突破70 MPa行业壁垒，实现120 MPa超高压自动调压控制；④单个拉伸装置质量不大于6 kg;⑤同时适用于M20、M22、M27、M30等螺栓系列的自动固紧工况；⑥单套设备的售价不高于35万元（计20个拉伸装置为一套）。

处理进度