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。     

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.     

基于正向设计的高温密封失效分析及优化

针对某排量发动机耐久试验中出现的排气管—缸盖密封面泄漏问题,从发动机运行条件、失效模式入手,确定了高温密封失效的原因,对引起失效的排气管和垫片进行了优化.优化后的排气管和垫片通过了耐久考核试验,解决了高温密封失效问题,为高温密封设计和解决类似故障提供参考.     

有限元法的阀门中腔泄漏分析的应用

为了研究闸阀中腔密封机理及泄漏原因,应用有限元分析方法建立密封系统的三维有限元计算模型,计算法兰垫片密封系统的应力场、位移场和温度场.然后根据计算结果,尤其是垫片的压缩量,垫片与接触状态、接触应力、结合面的间隙等很重要的结果数据,对闸阀中腔泄漏的原因进行科学分析.为合理,科学的中法兰系统设计以及密封泄漏原因分析提供先进的技术手段.     

脂润滑密封轴承高温高速试验机

为模拟高温、高速脂润滑密封轴承的特殊工况,研制了一种密封轴承高温高速试验机,介绍了该试验机的工作原理及主体结构,并通过试验验证了其性能及可靠性。     

垫片高温密封失效原因分析

针对法兰连接管道的泄漏，通过研究垫片在高温状态下的力学性能和密封性能，分析了高温状态下垫片密封失效的原因，并在此基础上提出了垫片在高温状态下密封性能的基本规律，对高温管道密封件的选择、管理及检修具有一定的借鉴价值。     

高渗透介质微泄漏阀门中腔密封研究

阐述了随着核电技术的发展,对核电阀门要求越来越高的现状,比如高温气冷堆等四代核电堆型一回路冷却剂(氦气)的特殊性,对核电阀门的密封性能提出了更高的要求。介绍了研究高温气冷堆核级氦气截止阀低泄漏率中腔密封结构的意义,并通过研究分析确定了低泄漏率中腔密封结构的研制难点和对应的解决措施,并对一台DN100截止阀样件开展中腔密封结构的详细设计,完成了满足低泄漏率要求中腔密封结构的开发,同时为了确保其密封性能能够满足要求,对样件中腔密封结构中的金属C型圈所承受载荷进行有限元分析,验证了其所承受的线载荷能够使其起到良好的密封效果,并对样件进行一系列的氦检漏试验,证明了该中腔密封结构具有良好的密封性能。通过本课题的研究,掌握了核级氦气截止阀满足低泄漏率要求的中腔密封结构关键技术,解决了氦气等高渗透性介质工况阀门中腔密封结构密封性能保证的难题,可以为高温气冷堆核级氦气截止阀等具有低漏率要求阀门的中腔密封结构的设计提供借鉴。     

金属垫片密封机制研究

对金属垫片的泄漏形式和微观密封过程进行分析研究,并对金属垫片密封性能进行试验研究。研究表明:金属垫片密封泄漏形式主要是界面泄漏,而渗透泄漏通常可忽略不计;密封表面的表面形貌、压紧应力以及介质压力是金属垫片界面泄漏的主要影响因素,但密封表面的表面形貌对金属垫片密封效果影响比压紧应力和介质压力要显著得多。     

金属垫片密封泄漏模型试验研究

建立了气体通过金属垫片的泄漏模型.对常温下金属平垫片密封性能进行了试验研究,研究了压紧应力、介质压力和表面形貌对密封性能的影响.试验表明,泄漏率随分形维数、压紧应力和尺度系数的变化规律与理论模型的描述基本一致,泄漏率的理论计算值与试验结果吻合较好,表明建立的金属垫片泄漏模型是合理的.建立的泄漏率计算公式将泄漏率、压紧应力、介质压力和密封表面分形参数联系在一起,因而使以最大允许泄漏率为准则的金属垫片密封连接设计以及紧密性评价成为可能.     

核电密封垫片模拟试验方法研究

针对核电主设备用密封垫片国产化研制,本文就试验验证装置进行研究,采用模拟实际运行工况条件并将获得的试验温度一压力曲线与实际运行过程进行对比,验证密封性能及可靠性,表明该试验方法用于核电主设备用密封垫片的验证试验是可行的。     

Effect of Surface Characteristics on Compressive Stress and Leakage Rate in Gasketed Flanged Joints

The effect of surface characteristics on compressive stress and leakage rate in gasketed flanged joints is discussed qualitatively and quantitatively based on experimental verifications. The sensitivity of the sealing phenomenon to the sealing surface characteristics, gas pressure and stress level is presented. Sealing surfaces produced with grinding, turning and milling procedures of different roughness values were the subject of the tests with three types of gasket, namely, PTFE (polytetrafluoroethylene), graphite, and spiral wound. The experimental results indicated that the roughness value Ra (average arithmetic height) has no effect on the sealing performance of the gasket, except for the ground type sealing surfaces. The platen (flange) surface forms were found to be the determining factor on the leakage rate and flow regime for gasketed flanged joints. It is shown that the surface characteristics have no effect on the leakage rate and on the gasket performance for the PTFE gasket at high stress levels. However, at low stress levels the rougher ground and milled sealing surfaces having radial channels on the surface produce larger leakage rates. The effect of surface characteristics, stress level, and gas pressure was more evident on the graphite and spiral wound gasket types, at both low and high stress levels. It is also shown that the leakage rate follows an exponential law as a factor of surface stress and gas pressure, for all sealing surface characteristics and gasket types. While there is little difference in the leakage rate for the PTFE gasket when the gasket stress level is increased by a factor of two, from S3 to S5, a substantial leakage rate reduction by a ratio of 17.5 times was observed for the graphite and spiral wound gaskets for most sealing surfaces. On the other hand, when increasing the helium gas pressure from 200 to 800 p.s.i., the leakage rate increased by 5 times for the PTFE, and up to10 times for the graphite and the spiral wound gaskets. It was determined that while molecular flow regimes can be achieved for the PTFE gasket for all sealing surfaces, the two other gasket types provided laminar flow under the same operating conditions.     

基于泄漏率的法兰密封结构垫片参数试验研究

对于压力容器的法兰密封结构而言,预紧比压y和垫片系数m是其设计时依据的两个重要垫片参数,现行压力容器设计规范ASME VIII卷中给出的y和m取值是经验值,且未能与泄漏率关联。对现有基于泄漏率的垫片参数标准试验方法进行分析,指出了其存在的不足之处,开展了石墨缠绕垫片在不同介质压力、不同加卸载循环下的密封性能试验,提出了一种更加贴合工程实际的垫片参数y和m的试验方法。通过对不同垫片初始表面应力下泄漏率与垫片系数m之间关系的拟合,得到满足不同紧密度等级所要求的y和m值,并对y和m取值进行优化使其更加方便工程应用。新的垫片参数试验方法考虑了y和m之间的关联关系,可更加准确全面地反应垫片特性,为开展基于泄漏率的法兰密封结构设计,降低石化装置泄漏率提供支持。     

一种基于等效平行间隙的静密封漏率预测方法

工程中由于密封件形状多样化和表面接触压力复杂多变,现有分析方法难以快速对密封性能进行定量分析。提出一种将密封接触压力引起的粗糙表面泄漏间隙变化等效为平行泄漏间隙,进而采用可压缩雷诺方程进行漏率计算的方法。该方法可快速计算各种工况下的密封性能。通过设计测量漏率实验,标定出接触压力和泄漏间隙的关系。基于该关系,将由有限元模型计算得到的密封接触压力分布转变为等效平行泄漏间隙分布,进而通过雷诺方程计算出密封界面的漏率。通过D形截面垫片验证漏率预测方法的准确性,实验验证表明,该方法能够快速准确计算出不均匀密封接触压力表面的漏率。     

碱性腐蚀介质下水电解槽密封的性能分析与设计

针对碱性腐蚀介质下水电解槽的工作条件,设计了其密封结构。基于流体动力学理论,推导了水电解槽密封泄漏率公式,并分析了其密封性能。结果表明：采用聚四氟乙烯(PTFE)密封垫片和螺纹密封串联技术,系统的总泄漏率是垫片工作应力、螺纹紧扣力矩和紧扣圈数的函数。当紧扣力矩和紧扣圈数处于规定范围之内,总泄漏率随其增大而显著减小。     

金属垫片密封研究进展

介绍了金属平垫、椭侧垫、八角垫、“O”形环、双锥环、透镜垫等金属垫片密封的国内外研究进展，提出了金属垫片密封机理和泄漏模型研究以及垫片密封比压的确定是值得重视的研究课题。     

垫片外缘最大应力对螺栓法兰连接结构泄漏率影响

螺栓法兰连接广泛的应用于石油化工等过程装备中,其是最重要的静密封连接形式之一,失效的主要原因是泄漏。利用有限元法对垫片的平均应力和外缘最大应力关系进行分析研究;采用解析方法预测螺栓法兰连接结构的泄漏率,并与试验结果进行对比,研究了垫片外缘最大应力与泄漏率之间的关系。结果表明,随着螺栓载荷的增加,法兰偏转程度增加,垫片平均应力与垫片外缘最大应力的差值逐渐增大;垫片外缘最大应力较平均应力对连接结构泄漏率影响更大。     

乙烯产品汽化器泄漏原因分析及改进措施

针对乙烯装置乙烯产品汽化器在使用中频繁发生泄漏的问题，从汽化器设计原理和实际使用工况两方面进行了综合分析，确定了汽化器频繁泄漏的原因。通过采用碟黄代替原普通螺栓垫圈，有效地消除了因温度、压力变化等造成的应力松弛；采用波齿垫片代替原设计的钢包石棉垫片，提高了垫片的密封性能。改进后取得了较好的密封效果。     

Sealing Performance of Gasketed Bolted Flanged Joints: A Fuzzy Decision Support System Approach

The paper describes a fuzzy decision support system (FDSS) and its application to the selection of sets of optimal parameters to characterise the gasket sealing performance in gasketed bolted flanged joints. The FDSS of fuzzy logic theory is applied considering the gas pressure, gasket deflection, and leakage rate based on required gasket stress and flange surface roughness. The idea and implementation of the fuzzy decision support system is based on the compositional rules of inference and can be applied to other areas of gasketed bolted flanged joints to automate the selection of proper parameters which can best characterise the joint sealing performance and provide the required tightness.