非金属垫片硬度对螺栓连接松动的影响研究

螺栓连接形式多样,尤其是当对某些部位有密封、消噪等要求时,会在螺栓连接中夹入非金属垫片。由于非金属垫片硬度范围广,在使用的过程中选择空间大,但实际应用时对垫片的硬度的选取并没有统一的规范造成产品质量参差不齐,存在安全隐患。为了探究非金属垫片的硬度对螺栓连接松动寿命的影响,选取了厚度为20 mm,邵尔D硬度分7、10、15的3种硬度进行探究性试验,并与不含非金属垫片的螺栓试验进行了对比,结果表明:硬度高的非金属垫片对螺栓预紧力保持效果更好。     

螺栓法兰连接系统应力强度的研究

螺栓、法兰、垫片连接系统中各元件的应力大小和分布情况,是影响连接系统密封性能的主要因素。将非金属垫片的非线性性能及螺栓、法兰、垫片之间的变形协调关系考虑进去,建立了整个螺栓、法兰、垫片连接系统的有限元模型;研究在螺栓的预紧应力和连接系统的内压载荷作用下,螺栓、法兰、垫片的应力大小和分布情况,为定量研究接头的泄漏奠定基础。     

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.     

基于Ansys的外弯矩作用下非金属垫片应力场研究

影响螺栓-法兰-垫片连接系统密封性能的因素有很多,其中非金属垫片应力的大小和分布趋势是很重要的因素。对于非金属垫片,由于理论分析的复杂性和试验分析的局限性,不能较真实地反映外弯矩作用下密封垫片应力的分布及变化。本文利用有限元分析软件Ansys,建立了螺栓-法兰-垫片连接系统的有限元模型,分析了外弯矩作用下垫片应力的分布,并将有限元分析结果与PVRC的实验结果做了比较,结果表明:在外弯矩较小的情况下,有限元分析结果与实验结果较吻合。     

泵法兰用金属缠绕垫失效问题研究

在某铜冶炼现场发生垫片失效事故,直接原因是泵进出口的突面法兰安装了不带有内外环的基本型柔性石墨金属缠绕垫,这不符合垫片使用标准的规定。为研究垫片失效的根本原因,对螺栓法兰垫片联接系统进行了热及结构的有限元分析。根据金属缠绕垫的压缩回弹特性,按照材料非线性进行基本型垫片的模拟。为研究内外环影响,采用线性化垫片模拟带有内外环的受力过程;为研究流体影响,通过CFD计算了法兰垫片间隙处过流的情况;为研究螺栓预紧力的影响,采用非线性垫片计算了过大螺栓预紧载荷下的情况。根据模拟结果,内外环对垫片的应力影响有限,流体过流对垫片的冲刷作用也很小,而当法兰螺栓预紧力过大时,升温后垫片应力会继续增加,热载荷在螺栓预紧过大时将对垫片产生额外附加载荷,这与现场运行一段时间后停机垫片失效特征一致,垫片失效的根本原因在于法兰联接螺栓预紧力过大。据此,现场施工中应强调力矩扳手的使用,加强对螺栓联接扭矩的安装指导,对设计中螺栓的等级使用应加强说明,对基本型金属缠绕垫的使用应严格限制。     

螺栓联接法兰瞬态温度场分析

建立了螺栓法兰联接的三维力学及传热学模型,在考虑垫片非线性基础上,研究了法兰的瞬态温度场分布以及温度场的变化,对垫片和螺栓载荷的影响.研究表明,由于瞬态温度场的影响,螺栓载荷变化滞后于垫片载荷的变化,并且随着内壁温度的升高而增加;垫片外侧载荷变化呈先升后降的规律.     

高温下螺栓-法兰-垫片系统密封性能研究

温度和内压载荷对螺栓法兰连接的密封性能有着显著的影响。采用有限元技术,对DN100mm,PN40 MPa的管法兰连接进行了热及结构分析,探讨了高温稳态工况下法兰、垫片和螺栓的温度分布,分析了预紧、加压和升温后的螺栓以及垫片的应力变化。结果表明,法兰、螺栓以及垫片沿径向存在温度梯度;内压作用后垫片应力明显降低;升温后垫片外侧应力减小,内侧应力增大;加压及升温后螺栓应力均增大。     

基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的垫片应力分析

建立了三维参数化弹塑性有限元模型,对DN600 CLASS300金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头进行了结构以及热-结构耦合分析,研究了预紧力、内压、温度、螺栓和法兰蠕变对垫片应力的影响。结果表明,当法兰密封面与垫片外环接触后,垫片平均应力基本不变,内压对垫片应力影响较小,垫片应力随温度升高而减小,螺栓和法兰蠕变过程中,垫片应力先增大后减小。     

螺栓法兰接头瞬态温度三维有限元分析

建立了螺栓法兰联接的三维力学及传热学模型,在考虑垫片非线性和接触问题的基础上,研究了法兰的瞬态温度场分布以及温度场的变化对垫片和螺栓载荷的影响。研究表明由于瞬态温度场的影响,螺栓载荷变化滞后于垫片载荷的变化并且滞后程度随着内壁温度的升高而增加;垫片外侧载荷呈先升后降的规律。     

瓦克化学液体有机硅使垫片就地成型

<正>通常,密封垫片是一种在机械、设备管道内只要是有流体的地方就使用的密封备件,使装配件内外部起密封作用。密封垫片是以金属或非金属板状材质,经切割、冲压或裁剪等工艺制成的,用于机器设备的机件与机件之间的密封连接。按材质可分为金属密封垫片和非金属密封垫片。金属的有铜垫片、不锈钢垫片、铁垫片和铝垫片等;非金属的有石棉垫片、非石棉垫片、纸垫片和橡胶垫片等。     

非金属多孔介质垫片泄漏模型再研究

以渗流力学为基础推导建立了新的非金属多孔介质垫片泄漏模型,该模型考虑了垫片压紧应力与材料空隙度之间的关系,以及垫片尺寸、流体介质垫片材质等因素,可以合理有效地预估非金属垫片的泄漏率.     

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。     

大口径法兰三维力学有限元分析

建立了螺栓法兰联接大口径法兰的三维有限元模型，在考虑垫片非线性和接触非线性的基础上，研究了预紧工况和承压工况下螺栓、垫片等元件的受载与变形情况。研究表明螺栓外侧应力与预紧力成正比且随着内压的升高而增加：螺栓内侧应力与预紧力成正比但随着内压的升高而降低；法兰偏转量对垫片和螺栓的应力影响较大，随着内压的升高法兰偏转量增加，垫片变形量减小但不均匀性增加。     

金属垫片接触应力分布解析算法

金属垫片密封是压力容器和管道中常见的密封形式,其失效极少是因强度不足引起的,泄漏是连接系统失效的主要原因.在真实螺栓法兰金属垫片连接结构中,垫片的局部接触应力对螺栓法兰连接结构密封性能的影响较垫片的平均压紧应力更大.笔者在Warters法的基础上,考虑了操作压力的影响,对法兰变形进行理论分析,推导了法兰偏转角的计算公式.根据法兰偏转角和金属垫片力学性能,提出了金属垫片接触应力分布的解析算法.解析计算得到的平均应力与数值模拟结果较为接近,但垫片外缘的最大应力小于数值模拟值,金属垫片接触应力的解析计算方法可作为一种保守的工程算法,可用于真实螺栓法兰金属垫片连接结构的设计.     

多因素下氧化石墨烯无石棉垫片应力场数值模拟

针对氧化石墨烯无石棉垫片的实际工作情况,建立螺栓法兰系统三维有限元模型,并运用Abaqus软件研究螺栓预紧力、介质内压及垫片尺寸3种因素对氧化石墨烯无石棉垫片应力场的影响;采用稳态温度场对不同介质温度因素进行研究,模拟实际工况下垫片的温度场及应力场分布。结果表明：垫片应力随着螺栓预紧力增大而增大,随着内压载荷及垫片宽度增大而减小;最高温度存在于垫片内侧,且随着介质温度升高,垫片内外侧温度差逐渐的增大;垫片应力沿径向由内到外呈现递增趋势,随着介质温度升高,垫片应力减小;垫片应力沿外侧周向分布不均匀,呈45°为一个周期变化。     

金属垫片有效密封宽度有限元分析

利用有限元软件ANSYS对不同螺栓载荷下的垫片接触应力分布进行了数值模拟。在此基础上,结合垫片系数m及内压,计算得到垫片有效密封宽度。结果表明,垫片有效密封宽度除受法兰密封面形状和垫片基本宽度影响外,还与法兰刚度和垫片几何尺寸有关;垫片有效密封宽度有限元计算值比GB150—1998规范计算值小。这为螺栓法兰金属垫片的设计与安全评价提供了参考。     

某法兰连接结构更换保温层后的泄漏失效分析

针对某重整反应器封头高温螺栓法兰连接系统在运行半年、更换保温层并再次保温后发生的泄漏失效问题,在考虑法兰、螺栓等高温蠕变的基础上,应用瞬态热-结构分析方法探讨重整反应器螺栓法兰接头失效机制。结果表明:螺栓和法兰的高温蠕变对垫片接触应力的影响显著,但运行半年后最大垫片接触应力仍大于操作密封比压,因此高温蠕变不是造成泄漏的主要原因;更换保温层时外部降温幅度对垫片接触应力分布及大小有决定性影响,随着降温幅度的增大,保温后的垫片接触应力逐渐减小,有效密封宽度也随之减小;当降温幅度过大时,垫片接触应力将下降至小于垫片操作密封比压,垫片失去密封能力,因此更换保温层时降温幅度过大是造成泄漏的主要原因。     

影响变桨轴承套圈及螺栓强度的因素分析

基于有限元分析方法,建立了某2.5 MW风电机组"叶片-螺栓-变桨轴承-螺栓-轮毂"的整体有限元模型,分析了螺栓预紧力、螺栓连接面摩擦因数和垫片高度对变桨轴承套圈及其连接螺栓应力的影响,结果表明:螺栓预紧力、垫片高度对轴承套圈及连接螺栓的最大应力和疲劳损伤最大值影响较大;结合面摩擦因数对连接螺栓疲劳损伤最大值影响较大,对连接螺栓的最大应力、轴承套圈的最大应力和疲劳损伤最大值影响较小。     

基于组合垫片和扭矩的螺栓连接有限元分析

为了分析加压加热器螺栓连接引起的泄漏问题,针对不同类型的垫片厚度进行组合,在不同扭矩下进行螺栓连接的有限元分析。首先建立了管板的三维有限元模型,管板装配体主要包括法兰、螺栓,内外垫片和容器压盖。通过改变组合垫片的材料和螺栓扭矩载荷来研究分析,分析结果发现在组合垫片和压力负载下,相同的垫片厚度,外垫片的应力值比内垫片更高,较厚的垫片可在榫舌区域提供较大的间隙,承受更大的扭矩,从而提高密封性能,分析结果还可以预测螺栓连接的性能,并揭示泄漏问题。     

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.