基于有限元的法兰接头强度特性分析

法兰连接具有较高的强度和密封性,被广泛地用于石油化工设备和管道中。依据有限元原理,建立了由法兰、垫片和螺栓组成的连接有限元模型,并在有限元软件中对法兰的应力、应变进行了分析,研究了螺栓预紧力、介质压力对法兰应力、应变和密封性能的影响。分析结果表明,螺栓的预紧力越大,法兰的Von Mises应力、接触应力和变形量就越大;当螺栓预紧力大于140 kN时,法兰盘的螺栓孔附近发生塑性变形;预紧状态下的法兰面接触应力大于工作中的接触应力;介质压力越大,法兰的Von Mises应力值越大,法兰面上的接触应力越小。     

防喷器室内和现场试压工艺研究与应用

目前防喷器室内试压时连接法兰费时费力,井下作业现场防喷器试压只能进行半封闸板试压,无法进行全封闸板试压。为此,研制了防喷器试压连接器。该连接器可以卡封多种规格的防喷器,与试压检测系统匹配,提高工作效率,减轻工人劳动强度,并可节省螺栓密封垫环等易损件;对井下作业现场防喷器试压部分,研制了全封闸板试压管柱,解决了全封闸板试压的问题。现场应用表明,防喷器试压连接器液压缸强度满足试压要求,密封压力可以达到105 MPa;全封闸板试压管柱适用于目前所有的防喷器及井口,密封压力70 MPa,试压成功率100%。     

超深井连续管测井中支架静力有限元分析

介绍了在超深井连续管测井中使用塔式支架支撑注入头的必要性。应用有限元分析软件分析了支架在超深井连续管测井作业中及恶劣工况下的应力和变形状态。通过强度分析保证连续管作业时支架的可靠性,可为油田使用支架进行连续管作业的设计与施工提供指导。     

Ω环-螺栓-法兰连接的可靠性分析

依据最弱环模型和应力 强度干涉模型的基本原理 ,提出Ω环 螺栓 法兰连接密封系统可靠性的基本概念 ,建立了相应的可靠性模型。在系统受力分析的基础上 ,分别给出系统中Ω环、螺栓、法兰强度可靠度计算公式 ,以及用MonteCarlo法模拟计算整个系统可靠度的流程。最后给出某石油化工企业 1台采用Ω环 螺栓 法兰密封连接装置的计算实例。     

活套法兰密封性影响因素分析

分析了活套法兰连接中螺栓和垫片从预紧状态到操作状态过程中的受力与伸长量的关系,探讨了影响其预紧力的因素并和无因次量法得出的影响因素进行了比较。结果显示,螺栓的弹性刚度越大,螺栓载荷的增大越多,其密封比压也越大,也越有助于密封。给出了较合理的活套法兰连接中螺栓的星型预紧顺序,其结果可为快速校核活套法兰连接系统密封性提供参考。     

“U”形管换热器中管板-法兰-垫片-螺栓连接系统的非线性有限元分析

从整体性观点出发,考虑垫片的非线性性质和应力-应变时滞效应,用大型有限元软件ANSYS建立了"U"形管换热器中等效管板和法兰垫片螺栓连接系统的非线性三维有限元模型,并且考虑垫片的非线性与时滞效应,着重分析了预紧和加压两种工况下垫片材料的时滞效应、不同的管壳程压差以及不同的螺栓预紧力和不同的螺栓尺寸等因素对法兰接头紧密性的影响.     

连续管防喷盒胶筒摩擦机理及过管稳定性分析

为了降低连续管过防喷盒的摩擦力和注入井内时连续管径向无支撑段的失稳风险，对连续管过防喷盒摩擦行为及其稳定性进行研究。采用试验方法对防喷盒胶筒进行了微观摩擦磨损分析，同时采用有限元与二次开发相结合的方法，建立了连续管过防喷盒的有限元模型及摩擦力计算程序，并分析了连续管运动状态、摩擦因数和井筒介质压力等因素对连续管过防喷盒的摩擦力及其稳定性的影响规律；依据连续管注入井内时连续管的轴向力计算模型，采用压杆稳定理论，计算不同摩擦因数和井筒介质压力时连续管无支撑段最大允许长度。研究结果表明：磨粒磨损是胶筒的主要失效形式，摩擦力的主要来源为机械作用力；井筒介质压力增大，摩擦力增大，连续管无支撑段最大允许长度值减小，其最大允许长度值应小于0.46 m。所得结论可为优化作业参数和计算连续管无支撑段最大允许长度提供理论基础。     

高压法兰螺栓紧固力矩计算

法兰螺栓连接是石油化工中广泛使用的连接形式之一,为了避免法兰在操作状态下发生泄漏,法兰螺栓连接需要施加适合的预紧力,而预紧力的施加是通过一定的紧固力矩来实现的,法兰螺栓紧固力矩的大小是法兰螺栓连接中一个非常重要的参数。通过对空冷器进出口法兰受力进行分析,计算出了进出口法兰每个螺栓所需的紧固力矩,为生产实际提供了一种法兰螺栓紧固力矩计算方法。     

高温闸阀不同升温保温时间下瞬态密封分析

均匀的螺栓载荷是实现闸阀法兰长期有效密封的保证。针对工业中开停工温度波动引起的法兰变形等问题,建立了闸阀瞬态热-结构耦合有限元模型,搭建了高温闸阀试验装置并验证了模型的准确性,研究了不同升温保温时间组合下螺栓载荷与垫片应力的变化规律。实验结果表明,随着升温时间的延长,螺栓平均载荷下降速度减缓,螺栓间不均匀程度逐渐降低。在保温过程中,平均载荷有所回升,不均匀程度进一步降低,最小垫片应力的变化同步于螺栓载荷的变化。研究指出,多段温度连续加热中,最后阶段升温时间的长短是决定整个法兰系统密封性能的关键。     

液压紧固扳手

高压和超高压设备在石油化工生产中的应用已越来越广泛。在高压聚乙烯装置中,由超高压压缩机出口到反应器的压力达到280MPa,故其密封性能的好坏至关重要。高压聚乙烯反应器管道及其附件的连接均采用法兰连接,垫片为透镜垫片。垫片和管道接触表面依靠法兰和螺栓使之紧密的接触,     

螺栓法兰联接的有限元数值计算

采用有限元分析方法,应用ANSYS软件分析容器法兰联接的强度,建立计算模型,施加边界条件并进行求解,得到螺栓联接结构的应力分布情况。该模型充分考虑了螺栓联接结构的应力集中,垫片材料的非线性性质和各元件间的接触关系的影响。分析结果显示,预紧和内压工况时,螺栓法兰连接件整体和各元件应力分布趋势基本一致,螺栓受到轴向的拉应力,螺母与法兰环接触受到压紧应力,产生应力集中,法兰环有从内向外张开的趋势。     

法兰、螺栓连接系统的三维有限元分析

法兰、螺栓、垫片及盲板组成的系统是压力容器设计中的重要内容,同时也是设计及使用过程中容易出现问题的部位。详细计算该系统应力分布是提高法兰、螺栓连接设计水平的关键所在。该文应用三维有限元技术,考虑了大量的接触面和螺栓预紧单元,准确计算出一套法兰连接的应力分布,并与国标中的法兰计算公式所得到的结果相比较,对法兰连接的设计有现实的指导意义。     

磁记忆信号用于高压金属密封的密封性检测

为了实现金属密封圈密封状态的在线检测和早期诊断,采用金属磁记忆检测技术监测法兰螺栓所受应力。法兰受内压作用时,金属密封圈弹性变形量发生改变,从而使螺栓所受应力发生改变,因此可由螺栓所受应力判断金属密封的密封状态。磁记忆检测结果分析表明,金属密封环的密封性与螺栓应力状态相关联,可通过检测螺栓应力状态反映金属密封环的密封性;便携式磁记忆监测装置可以很好地同时监测法兰盘上多个螺栓的应力状态,进而实现对密封圈密封状态的快速在线检测。通过对磁记忆检测结果的分析,结合螺栓应力状态与金属密封性之间的关系,得到了高压金属密封密封性失效的磁记忆判定准则。     

法兰连接中螺栓预紧力及垫片密封性的研究

对压力管道法兰连接中螺栓的受力、预紧力的计算方法进行了分析,研究了垫片的密封性能,包括基本密封特性、压力-回弹特性、垫片的厚度和宽度效应.得出了法兰连接时,连接点的泄漏与螺栓预紧力、密封面状态、使用工况、垫片等有关的结论.     

双楔角环垫法兰接头密封性能研究

螺栓法兰接头的泄漏直接影响工业生产安全及环保达标,其密封性能的提高和研究具有重要意义。针对双楔角环垫法兰接头,利用有限元分析软件ABAQUS分别进行了预紧、操作工况下的密封性能分析。研究结果表明,在螺栓预紧力、内压及端部载荷的作用下,垫片在操作工况的接触应力整体略高于在预紧工况的,主法兰最大应力出现在凸出端,从法兰最大应力出现在与垫片配合使用的台阶处,法兰最大位移及转角均发生在操作工况下,各部件均满足强度及刚度要求且垫片最小接触应力满足密封所需的要求。     

法兰带压堵漏夹具设计浅析

在法兰注剂式带压堵漏中,夹具的设计是堵漏技术中的难点。以GB 150—1998《钢制压力容器》壁厚计算公式为依据,综合考虑注剂螺栓孔减少夹具截面积对夹具强度的影响和夹具刚度的要求,推导出了更接近实际的夹具强度计算公式。     

连续管钻井水力加压器结构设计

连续管钻井过程中,底部钻具组合无钻铤,钻压施加困难。为此,设计了一种适用于88.9 mm微小井眼连续管钻井的73 mm三级水力加压器,建立了水力加压器串联在涡轮钻具上方时产生的轴向推力计算模型。为了延长水力加压器的工作寿命,设计了密封性能优良的车氏密封结构;主活塞杆与主缸体之间采用矩形花键连接方式,并进行了矩形花键连接副的接触应力分析。计算与分析结果表明,在钻井液排量5.0～6.0 L/s、密度1.05～1.20 g/cm3条件下可产生50～90 kN的轴向推力,完全满足88.9 mm微小井眼连续管钻井需要。