高温螺栓法兰连接的紧密性评价方法

提出了高温螺栓法兰连接的紧密性概念;试验研究了柔性石墨填充缠绕式垫片、金属冲齿板柔性石墨复合垫片和金属包覆垫片的压缩回弹性能、蠕变性能和基本密封性能;通过试验数据的回归分析得到了垫片高温性能表达式;将试验得到的垫片变形特性和泄漏特性统一于螺栓法兰连接中进行系统分析,建立了紧密性评价方法。该方法不仅可对在役螺栓法兰连接的泄漏状况作出评价,而且为密封连接的设计、新型垫片的开发以及垫片性能的评价提供了借鉴。     

带接管组合法兰的强度和密封有限元分析

螺栓法兰连接是石化设备和管道中应用最广泛的密封形式,对其完整性和紧密性分析仍是工程中亟待解决的问题。综合考虑垫片的非线性压缩回弹本构关系、螺栓预紧和法兰垫片接触作用,将带接管的组合法兰、垫片、螺栓作为一个系统进行三维非线性有限元模拟。基于强度和密封要求,借助Waters公式和有限元试算,选定合适的螺栓预紧载荷。计算获得组合法兰在预紧、操作、设计和水压试验4种工况下的应力与变形分布规律。依据JB 4732对法兰应力进行分类强度评定,依据ASMEⅧ-1从垫片应力和法兰转角两个方面进行密封评定。可为实际应用提供参考。     

外弯矩和蠕变对螺栓法兰连接紧密性的影响

螺栓法兰连接是石油化工机械设备等工业装置中最重要的静密封连接形式之一,其失效的主要原因是泄漏.在考虑垫片的非线性和连接结构部件(法兰、螺栓和垫片)蠕变的基础上,采用ABAQUS软件对承受外弯矩作用的螺栓法兰连接结构进行了三维数值模拟,研究了外弯矩和蠕变对连接结构紧密性的影响.研究结果表明,外弯矩使连接结构垫片应力分布不均匀,蠕变进一步加剧了应力分布的不均匀性并使垫片应力减小;受拉侧垫片应力减小导致了连接结构的泄漏.     

低温法兰接头热-结构耦合分析

螺栓法兰连接被大量应用于LNG低温加气站管线系统中,因LNG具有易燃易爆特性,法兰连接的结构完整性和紧密性需要重点关注。文中研究了法兰、垫片材料的低温属性;结合加气站具体工况,对法兰接头进行了稳态传热分析;综合考虑螺栓预紧力、内压、温度场及材料低温性能,建立法兰连接热-结构耦合有限元模型,对两种不同密封面形式(榫槽面及凹凸面)法兰的密封性能进行了对比研究。分析结果表明:法兰及螺栓材料能满足结构完整性要求;凹凸面法兰垫片接触应力保持能力较好,但内圈节点应力过小,密封性能差;榫槽面法兰垫片接触应力保持能力较差,而适当提高螺栓预紧力可明显改善其密封性能。     

不锈钢柔性石墨缠绕垫片基本性能研究

对不锈钢柔性石墨缠绕垫片进行了常温机械性能和密封性能的试验研究,找出了垫片常温密封的基本规律,提出了较好地表征该垫片压缩回弹特性、应力松弛特性和基本密封特性的公式,通过试验数据的回归分析,得到公式中的各系数,为螺栓法兰垫片连接的紧密性分析和密封件的工程选用提供了依据。     

螺栓法兰金属垫片连接结构的紧密性分析方法

现行金属垫片的设计以垫片系数或线密封比压为依据,主要针对法兰强度问题,而没有定量泄漏和紧密性的概念,因此无法从理论上说明连接是否紧密。在金属垫片变截面泄漏通道的泄漏率计算公式、接触应力分布的解析算法以及连接结构变形协调分析的基础上,建立连接系统的紧密性分析方法。实例分析表明:通过增加垫片应力(即提高螺栓载荷),可降低连接的泄漏率,但当垫片应力水平较高时,效果并不显著。对于密封性要求高的连接,可以采用表面较光滑的垫片。以最大允许泄漏率为设计准则的设计方法与以强度为设计准则的规范设计方法相结合,有可能发展成为一种新的密封连接设计方法。     

非金属垫片螺栓法兰连接寿命评价

分析非金属垫片密封的时效特性,考虑高温条件下材料退化和垫片载荷松弛过程对密封性能的影响,依据多孔介质理论,建立非金属垫片密封的时效泄漏模型.将螺栓法兰连接系统寿命划分为密封寿命和部件寿命.提出密封寿命试验方法,在考虑垫片泄漏特性变化的基础上,基于指标泄漏率分析螺栓法兰连接系统密封寿命;基于蠕变和疲劳损伤准则分析高温螺栓的剩余寿命,探讨螺栓法兰连接系统的密封寿命和各部件寿命之间的关系.建立螺栓法兰连接系统的寿命预测最弱环模型,将垫片的变形特性和泄漏特性统一于螺栓法兰连接系统中进行研究,提出基于指标泄漏率和结构完整性的螺栓法兰连接系统寿命评价方法.     

外弯矩下螺栓法兰连接紧密性研究

为准确分析螺栓法兰连接系统的紧密性,利用当量内压法﹑当量轴向力法和变形协调方程,研究外弯矩作用下螺栓法兰连接中的垫片压紧应力。分析结果表明:若利用当量内压法来计算,外弯矩等同于内压,相当于增大了系统的内压,但并不能体现出外弯矩作用下垫片应力在螺栓法兰连接系统分布的不均匀性;而利用当量轴向力法来计算,可以体现出整个系统在承受外弯矩作用导致的垫片应力沿管道圆周方向按余弦分布的不均匀性,并且垫片受拉侧和受压侧的压紧应力相差增大,其中受拉侧垫片应力减小,受压侧垫片应力增大,因此螺栓法兰连接的紧密性需重点考虑受拉侧的垫片应力。     

螺栓法兰连接设计方法对比分析及国内研究现状综述

螺栓法兰连接接头是工业设备和管道中最常用的静密封连接方式,因为其结构简单和拆装检修方便的特点,在炼化、制药、食品等众多行业中得到了广泛的应用.简要介绍了螺栓法兰连接系统设计方法的发展历程,重点对比分析了3种主要螺栓法兰设计方法——Waters法、PVRC法以及EN13445-3附录G方法(EN1591法)的异同.ASME规范Ⅷ-1篇附录2给出了法兰强度的校核方法,但不能保证法兰连接密封的泄漏率;EN13445-3附录G方法不仅给出了螺栓法兰强度计算方法,还考虑了螺栓法兰连接的紧密性.近年来我国的专家学者在垫片泄漏计算模型、垫片性能参数及测试方法研究、螺栓载荷计算等方面取得了众多成果,也是探讨的重点内容.最后对基于控制泄漏率的螺栓法兰连接设计方法研究工作的重点方向进行了展望.     

液化石油气贮运系统静密封垫片的选择

分析了法兰连接垫片密封机理和金属缠绕垫片的密封特性。通过应用,证明金属缠绕垫片能满足液化石油气贮运系统的密封要求,指出为保证密封性能,法兰,垫片和螺栓应合理匹配。     

压力容器用大直径法兰连接密封垫片的选用

随着设备的大型化和操作参数的不断提升,法兰连接的密封问题越来越突出,适时化解已显得越来越重要.其中,正确选择大直径法兰用垫片是急需探讨的问题.根据大直径法兰连接结构的特点,结合不同垫片的特性,提出了大直径法兰垫片的选用建议,并结合工程实践,介绍了使用专利产品——双金属自密封复合垫片解决大直径法兰连接密封问题的案例.     

汽轮机进气法兰联接螺栓紧固力矩分析与计算

通过对兰州石化某装置汽轮机进汽管线连接法兰的金属密封垫片紧固力进行分析,校核出该汽轮机进汽管线法兰连接金属密封垫片实现可靠的密封所必需的预加紧固力,依据力矩和螺栓预紧力之间的关系,实现通过力矩来控制进汽法兰连接的预加紧固力,来确保进汽法兰连接的稳定性、密封的可靠性。     

基于紧密度要求的法兰优化设计

传统的法兰设计准则依据强度失效判据，不能定量估计法兰接头的紧密性，本文采用密封设计准则，通过实验测定试验垫片的PVRC垫片系数：a=0.39,Gs=0.012MPa和Gb=4.57MPa，并在此基础上，得到该垫片在各级紧密度参数Tp下的最佳垫片装配应力（Sga)opt与垫片应力变化量ΔS的关系，从而计算法兰接头的最佳预紧螺栓载荷。     

高温法兰连接系统的安全评定方法

根据国内垫片标准规定的泄漏率指标和美国PVRC对连接系统划分的紧密度等级,尝试定义了法兰连接系统的安全性等级.应用垫片力学本构方程、密封性能公式和高温下连接系统的变形协调分析方程,提出了以紧密性分析为基础的安全评定方法,为装置现役螺栓法兰连接的安全性评价提供了一个工具。     

基于有限元的LNG管道法兰连接紧密性分析

螺栓法兰连接是一种管道连接形式,其密封性能是工程中关注的重要问题,而垫片密封是螺栓法兰连接中被广泛应用的密封形式。综合考虑螺栓预紧力、管道压力、温度、管道结构及低温下材料力学性能,建立管道、法兰、垫片、螺栓系统的热-结构耦合有限元模型,分析螺栓法兰连接在安装工况、压力工况、低温压力工况下垫片接触应力分布规律、螺栓拉应力及管道位移变形。结果表明:低温压力工况下,垫片接触应力周向分布不均匀,管道结构对螺栓法兰连接密封性能有较大影响。     

不同状态下非线性行为垫片密封性能的试验研究

1　引言螺栓法兰垫片连接是一种应用非常广泛的可拆连接形式 ,其失效形式主要表现为泄漏。而作为密封元件的垫片 ,其性能是直接影响连接密封的可靠性因素之一。随着人们对环境保护和安全意识的增强 ,螺栓法兰连接密封的可靠性越来越受到关注。国外的研究人员联合生产企业 ,进行了广泛而系统的研究工作 ,并已取得了众多成果[1～ 3] 。在这些研究中 ,不乏涉及垫片的密封性能 ,尤其是对非线性行为垫片的性能进行了较多的试验研究 ,目的之一就是为法兰连接设计提供有效的设计参数 ,包括对垫片参数ｍ、ｙ的修改等。但在 70年代以前 ,因受试验手段…     

缠绕式垫片设计系数的确定

基于缠绕式垫片螺栓法兰系统紧密性的简化分析,导出了满足许用泄漏率要求时螺栓预紧载荷与垫片残余压紧力的变化关系,根据不锈钢缠绕柔性石墨垫片实验结果,按现行国家规范相同的垫片系数m取值,提出了垫片预紧密封比压Y值的确实方法和可供设计使用的Y─P图。     

具有非线性垫片的螺栓法兰连接的理论计算与实验研究

按现行规范设计的螺栓法兰连接不能保证有效的密封,本文基于A.I.Soler等人对螺栓法兰连接的分析,对一具有非线性垫片的螺栓法兰连接进行理论计算与实验。该计算从螺栓——法兰——垫片系统出发,考虑垫片的物理非线性以及螺栓的拉伸和弯曲,分别模拟了系统在预紧和操作阶段的螺栓应力、法兰应力和垫片应力。此外,对一实际的法兰连接进行了实验研究,试验结果与计算结果吻合较好。     

一种新型法兰连接垫片设计

垫片是法兰连接接口的重要密封元件,在螺栓预紧力的作用下对法兰密封面施加压紧力,由垫片填塞住法兰面凹凸不平的微观几何间隙来实现密封.文中对现有的垫片进行改进,采用一种金属波齿骨架与O型圈结合,石墨填充辅助密封的垫片结构.法兰接口的螺栓拉紧后,内侧O型圈变形量可达到40％以上,外圈橡胶圈变形接近30％,垫片能达到良好的密封效果,此时法兰接口的主要密封环节是由垫片内侧的橡胶圈在起作用.当橡胶圈的变形量达到使波齿骨架变形时,金属波齿骨架、O型圈和石墨材料三者共同起密封作用.     

一种新型阀体密封结构的设计与试验研究

针对有阀体阀盖连接的阀门,阀体与阀盖之间需要密封垫片进行密封,目前密封效果良好的是柔性石墨波齿复合垫片,基于此,研究一种非对称波纹复合垫片,应用于流体设备的端面和管线法兰密封,尤其是工业阀门中腔密封,取代冲刺石墨垫,弹性体密封垫,实现管线法兰、阀体部位VOCs级的低逸散密封[1].研究包括中间金属板压制成非对称波形斜纹...