法兰螺栓连接中螺栓预紧力的计算和控制方法分析

法兰联接的螺栓预紧是保证法兰联接点不发生泄漏的重要环节之一。本文通过分析计算给出了计算预紧力的通用公式,经过对2种控制预紧力的方法分析比较后,得出螺栓伸长法最适用于法兰螺栓连接系统的预紧力控制。     

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。     

新型3T1R力触觉主端操作并联机构设计与分析

具有力触觉反馈主从操作的检测装置是提升核主泵螺栓在线检测准确率、避免核辐射健康损害的有效手段.针对核主泵中空螺栓检测超声探头三平移一转动的深孔运动特征,基于方位特征集并联机构拓扑综合方法,构造了一种新型4-HSOC{-Ri1//Ri2(-P(4R))//Ri3⊥Ri4-}力触觉主端并联操作机构;以矢量方程法求解了该机构正逆运动学,并进行了工作空间、运动特性分析和仿真;对应从端深孔检测作业特征进行了工作空间匹配分析和实验验证.该主端力触觉并联机构具有对称折叠性和良好的动平台转动能力,适用于竖向深孔扫查作业,契合从端核主泵螺栓检测装置检测需求,为核主泵螺栓检测装置对孔、扫查任务及主从端运动匹配提供了理论基础.     

核反应堆压力容器主螺栓夹紧式支撑法兰设计

核反应堆压力容器主螺栓支撑法兰是反应堆压力容器主螺栓超声扫查的重要附件,针对不同堆型的主螺栓,从通用性角度出发,设计出一种可夹紧式支撑法兰,通过实验对传统支撑法兰与可夹紧式支撑法兰进行了性能对比,实验测试结果表明,该支撑法兰较传统支撑法兰安全性及稳定性均有所提升,可满足主螺栓超声检验的需求。     

核电厂主螺栓超声自动检测技术研究与实现

核电厂反应堆压力容器主螺栓长期运行在高温、高压、高放射性环境下,易于形成疲劳损伤。针对核电厂反应堆压力容器主螺栓的检测要求,研究并形成了一套主螺栓超声检测系统及检测技术。介绍了该检测系统的主要组成、功能及相应的检测技术,通过试验方法验证该系统及技术满足ASME规范第Ⅺ卷关于压水堆核电站役前和在役检查反应堆压力容器主螺栓体积性检查的规定要求。该系统及技术的研究,实现了核电厂反应堆压力容器主螺栓检测过程的自动化,提高了检测效率,可适用多种堆型的核电厂主螺栓检查以及其他民用承压大型螺栓的检查,具有广泛的适用性。     

法兰螺栓紧固力超声测量研究

针对法兰螺栓安装过程中紧固力难以测量和控制的问题,建立法兰螺栓超声测量模型并设计了法兰螺栓紧固力超声测试系统。系统首先基于FPGA和以太网技术设计了周期脉冲激励、数据采集、高速通讯传输、信号处理模块实现超声信号的发射和接收,并采用阈值法和极值法相结合来提高对超声渡越时间的测量精度,然后根据法兰螺栓超声测量模型计算得出螺栓紧固力大小。螺栓标定实验表明：法兰超声模型可靠,且标定系数的重复准确度达±2.4%;超声法—应变片法对比试验表明：所设计的测试系统能够实现螺栓紧固力的测量,与应变片法的相对误差不超过5%。     

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。     

反应堆压力容器主螺栓螺母超声检测控制软件的设计与实现

核电站反应堆压力容器主螺栓螺母是重要的受力易损部件,必须对其进行定期的缺陷检测。介绍了自主研发的主螺栓螺母超声检测控制软件的构成,主要从软件的系统逻辑结构、水位控制实施方案,各模块的功能设计与实现等几个方面进行了阐述,并对控制算法进行了简单描述。事实证明,该控制软件极大方便了对反应堆压力容器主螺栓螺母的役前和在役超声检测工作。     

直驱式抽油机法兰连接螺栓的有限元分析

基于ANSYS Workbench软件对新型高效节能直驱式抽油机8型机法兰连接螺栓进行分析研究,建立了直驱式抽油机的有限元简化模型,对法兰螺栓进行了理论计算,仿真数据与理论值基本吻合,证明了模型简化的合理性以及有限元分析可以满足工程需要。针对工作载荷和极限情况下的抽油机法兰连接螺栓进行分析计算,得到了连接螺栓的应力分布云图,同时分析了不同法兰连接筋板和连接螺栓失效情况对法兰螺栓受力影响,可以有效的预测法兰螺栓的断裂,为该系列抽油机安全性能分析提供有力的依据,同时提高了该产品市场竞争力。     

高温螺栓法兰连接研究进展

工作在高温下的螺栓法兰连接系统,由于温度对材料变形和老化的作用,其密封要比常温下困难得多,因而温度成了影响法兰连接系统设计、使用和维护过程中不可忽视的一项重要因素。本文介绍了高温法兰连接系统的国内外研究状况,包括试验装置与测试方法、垫片高温性能研究、法兰及法兰—螺栓连接系统的分析。     

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.     

风力发电机变桨连接螺栓断裂故障诊断研究

随着风力发电机组的大型化,工作环境的恶劣化的发展趋势,大型风力发电机组变桨系统的高强度连接螺栓在运行期间经常发生断裂,为寻找导致连接螺栓断裂的根本原因,提出一种基于Schmidtand-Neuper模型的连接螺栓断裂故障诊断方法。该方法根据杠杆模型和法兰刚度分配比例,建立起连接螺栓实际受力和外载荷的非线性关系。最后通过理论分析与现场的测试结果对比,结果表明系统连接法兰存在间隙是导致变桨系统高强度连接螺栓断裂的真正原因,验证了Schmidtand-Neuper算法在此应用的合理性和可行性。     

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.     

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。     

基于紧密度要求的非金属垫片应力场数值模拟

针对密封垫片的实际工作情况,将螺栓-法兰-垫片连接系统看成一个整体进行分析研究,并考虑系统中各元件之间的相互作用。以ASME B16.5标准中的NPS4 Class150法兰为例,建立螺栓-法兰-垫片连接系统的参数化三维有限元模型,模拟垫片材料的非线性行为。采用预紧单元模拟螺栓的预紧作用,研究了在不同预紧力和内压载荷的作用下,垫片应力的变化规律。研究结果表明:垫片应力的大小随着螺栓预紧力的增加而增大;随着内压载荷的升高,垫片的应力沿径向和周向分布更加不均匀。研究结果为螺栓-法兰-垫片连接系统的密封性能分析以及有限元法在该领域的应用提供了依据。     

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。     

ASME PCC-1—2010《压力边界螺栓法兰连接安装指南》的解析

螺栓法兰连接的正确安装对保证法兰接头的结构完整性和连接密封性两者都具有重要意义。2010年ASME颁布了ASME PCC-1《压力边界螺栓法兰连接安装指南》修订版,以替代2000年的第一版。2010年修订版体现了螺栓法兰连接的最新研究成果和工程实践经验。主要对2010年修订版中的新增内容及其特点进行了介绍和分析。     

管道法兰连接机具液压系统设计

管道法兰连接机具是用于连接水下石油管道的自动化作业机具。该文在分析管道法兰连接机具的机械结构原理与作业流程的基础上,设计了管道连接机具液压控制系统。对螺栓拉伸液压回路与螺母拧紧同步液压回路进行了详细设计,采用增压器实现螺栓的拉伸预紧,通过采用齿轮同步分流器实现螺母库多马达的同步运动。分析了液压系统的工作原理,实现了对管道法兰连接机具的有效控制。     

法兰连接主螺栓疲劳循环应力的计算

提出了疲劳容器的法兰连接主螺栓循环应力的计算方法。     

风电机组主轴法兰螺栓连接疲劳损伤分析

高强度螺栓是MW级风电机组轮毂法兰与主轴法兰之间重要连接部件。针对其疲劳损伤分析,基于VDI2230高强度螺栓设计准则,首先提出并建立了以等效梁模拟主轴法兰螺栓连接的疲劳损伤有限元模型,同时验证了等效梁模拟螺栓连接的正确性。最后依据Eurocode3规范、Palmgren-Miner线性累积损伤理论对主轴法兰高强度螺栓连接疲劳损伤进行了计算。分析结果表明,螺栓在20年设计寿命中,不会发生疲劳失效。论文的研究成果为高强度螺栓连接建模与疲劳失效分析提供参考依据,具有一定的工程应用价值。