由于使用工况的复杂性,管法兰连接系统容易发生泄漏,造成事故,而螺栓安装载荷的正确施加是保证密封的关键因素。目前关于螺栓安装载荷的计算方法主要是Taylor-Waters法和EN13445-3附录G,本文主要运用这两种方法进行大量螺栓安装载荷的计算,得出经验数据,便于指导工程应用。本文以板式平焊管法兰和带颈对焊管法兰为研究对象,采用EN13445附录G和Waters两种计算方法,分别对不同操作工况下的螺栓预紧力进行大量计算,并进行公式拟合。同时研究不同因素对螺栓预紧力的影响,结果表明:EN13445附录G方法计算的螺栓预紧力随着法兰公称直径与厚度的比、外弯矩、温度和压力的增大而增大;Waters方法计算的螺栓预紧力随着法兰公称直径与厚度的比的增大而增大,温度、压力对其影响不大。根据计算结果建立螺栓预紧力的数据库,编写Web查询程序,实现螺栓预紧力数值查询功能。选取两种不同的管法兰―螺栓―垫片的尺寸和工况,运用ANSYS Workbench有限元软件建立三维模型,进行稳态热分析,得到法兰连接系统的温度场分布,模拟结果表明:法兰连接系统沿径向温度分布梯度较为明显,上下基本呈对称分布,最高温度存在于法兰内壁和垫片内侧。在稳态热分析的基础上进行热―结构耦合分析,验证计算所得螺栓预紧力能否满足密封要求并保证元件的完整性。将根据EN13445附录G和Waters方法计算出来的螺栓预紧力,分别作为初始预紧力施加在对应的管法兰系统上,对预紧工况和操作工况下的各个元件进行结果后处理和分析,并进行安全性评定。结果表明:由两种方法计算计算的螺栓预紧力,可以保证管法兰结构的密封性和各元件的完整性。结合有限元分析结果和相关资料,采用安全评价方法中的事故树,对管法兰―螺栓―垫片连接系统产生泄漏的因素进行整理,绘制合理的事故树模型,进行定性、定量分析,总结可能导致泄漏的基本事件,并提出相关改进措施。