螺栓法兰垫片接头是压力容器中常用的静密封连接型式。由于具有结构简单和装配方便的特点,该结构在石化装置中得到了广泛的应用。但是,螺栓法兰垫片接头的密封失效是石化工程事故主要原因之一,因此降低接头泄漏率一直受到学术界和工程界的关注。本文对螺栓法兰垫片接头整体结构和柔性石墨-不锈钢金属缠绕垫片结构进行了有限元数值模拟,并对缠绕垫片进行了试验研究,探讨了影响螺栓法兰垫片接头密封性能的主要因素。其主要研究结果如下:(1)建立了螺栓法兰垫片接头整体结构有限元模型,研究了在预紧和操作两种工况下接头的变形和垫片上的压应力,发现由于法兰盘发生偏转,使得垫片上压应力沿径向分布不均,在垫片外缘存在最大压应力环带,该环带决定着接头的密封性能。(2)研究了法兰盘厚度、螺栓数目、工作压力及螺栓预紧力等参数对法兰偏转角和泄漏率的影响。结果表明,影响参数不同,法兰盘偏转对泄漏率的影响也不同。(3)采用有限元模拟并结合试验研究了柔性石墨-不锈钢金属缠绕垫片的压缩-回弹性能,得到了垫片等效弹性模量,压缩-回弹曲线模拟结果跟实验结果吻合较好。(4)研究了缠绕垫片中金属缠绕带角度对法兰偏转角和泄漏率的影响,结果表明,随着金属带角度增加,垫片外缘压应力和垫片平均压应力减小,接头泄漏率增加。