受压管道法兰热瞬态密封分析

介质压力和温度的波动是导致螺栓法兰密封失效的主要原因之一。本文视法兰、螺栓和垫片为一整体,根据某在役管道法兰工作温度和压力的组合工况,计算和分析了其连接结构的瞬态温度变化,以及法兰变形、垫片应力、螺栓应力和垫片压缩回弹量的瞬时变化。计算结果揭示了在温度和压力波动下螺栓法兰连接的密封特性。     

法兰-螺栓-垫片系统高温热紧流程优化

采用柔性石墨金属缠绕垫片的法兰结构在升温过程中密封性能会下降甚至出现泄漏,采用恰当的热紧操作能显著弥补垫片应力的损失。采用有限元数值模拟方法,对DN200mm法兰系统高温热紧时不同热紧流程下垫片应力的变化进行了分析,建立了热分析模型及结构分析模型,并对热-结构耦合场分析进行了计算。模拟结果表明,高温下采用柔性石墨缠绕垫片的法兰结构热紧力数值选择为初始预紧载荷的1.25倍,且每次热紧操作选择两轮顺次紧固螺栓的方法,能够满足在达到足量且均匀垫片应力的同时,使得密封性能也得以提高。     

金属垫片接触应力分布的数值模拟

利用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。结果表明,垫片接触应力径向分布是非常不均匀的,垫片外侧接触应力比其内侧大得多。垫片接触应力径向分布除受螺栓载荷和介质压力影响外,还与法兰刚度和垫片几何尺寸有关。     

螺栓荷载不均匀对法兰密封的影响程度

某装置的法兰密封发生了泄漏。为分析密封面的压应力,建立了法兰密封有限元分析模型,计算了不同螺栓荷载在垫片密封面上产生的压应力。计算结果表明,螺栓荷载不均匀对垫片密封面压应力影响很大。为此,对法兰密封安装和检修提出了具体建议。     

Waters法兰设计方法分析与建议

Waters法是目前国际上最为流行的法兰设计方法。长期工程应用经验表明,该方法是成熟可靠的,一般情况下,用该方法设计的非标法兰,无需对螺栓安装载荷做特别规定。但对于一些密封要求很高的设备,如高压临氢环境,为满足密封性要求,有时需要增大螺栓预紧载荷。为了保证操作的安全性,工程界迫切的需要一种确定法兰最大螺栓安装载荷的方法。在国外资料基础上提出了一种综合考虑螺栓屈服强度、垫片应力及法兰偏转角等的更为合理的法兰最大螺栓安装载荷的确定方法。     

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。     

基于紧密度要求的法兰接头三维有限元分析

基于法兰接头的三维有限元分析 ,并考虑垫片的非线性特性 ,采用FEA分析方法得到了垫片应力分布的准确解 ;计算了螺栓弯曲应力并考虑了垫片应力的分布与接头紧密度之间的关系。将FEA方法所得到的垫片应力与Payney方法、ASME规范方法计算结果做了比较 ,结果表明 ,采用FEA分析方法将法兰、垫片、螺栓作为一个整体进行分析 ,考虑了法兰变形、垫片的非线性特性以及螺栓弯曲应力对垫片应力分布的影响 ,更加符合垫片的真实压缩变形和密封行为。     

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。     

“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.     

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。     

高温法兰连接系统螺栓循环应力确定

在介质压力和温度波动条件下长期工作的高温法兰连接系统 ,其螺栓会产生疲劳而导致连接系统失效。将垫片本构方程应用于螺栓法兰连接系统的变形协调方程 ,考虑温度和介质压力的波动 ,提出了在初始预紧状态已知的条件下计算螺栓循环应力的方法。     

螺栓法兰连接系统泄漏率计算

依据垫片中气体介质的泄漏模型和大量实验,建立了泄漏率与垫片残余压紧应力、介质压力、粘度及垫片宽度之间的关系,采用图算法可方便地对螺栓法兰垫片连接的泄漏率进行预测和控制分析     

基于紧密度要求的法兰螺栓载荷计算

传统的法兰设计依据强度失效判据 ,不能定量估计法兰接头的紧密性。采用密封设计准则 ,通过试验确定了金属缠绕式垫片的垫片系数 ,在此基础上 ,按照PVRC新方法对法兰螺栓载荷进行了计算。     

加氢裂化装置高压大直径非标法兰设计总结

结合全球单套规模最大的蜡油加氢裂化装置,选取温度和压力组合最为苛刻(压力等级为CL2500、直径DN600)的高压大直径非标法兰为例,采用华特斯(Waters)法,从计算法兰设计压力、确定垫片参数、计算垫片荷载、确定螺栓参数、计算螺栓荷载、确定法兰参数、计算并校核应力和法兰刚度等方面阐述非标法兰的设计过程。分析了法兰环厚度δ_f、颈部高度h和颈部大端厚度δ_1这3个参数对最大轴向应力σ_H、最大径向应力σ_R和最大环向应力σ_T的影响关系。可通过调整δ_f,h和δ_1的数值,使σ_H,σ_R和σ_T这3项应力均满足设计要求。     

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。     

浅析密封与螺栓紧固顺序和紧固扭矩的关系

螺栓法兰联接是一种非常广泛的可拆卸联接,法兰密封泄漏是常见的失效形式之一,导致法兰密封泄漏的主要原因是密封垫片受力不均匀和不当的螺栓预紧力。有关资料统计表明,我国80%密封结构的预紧是按经验操作的,能保证密封可靠率的只有22.3%。文章从密封原理入手分析影响密封的因素,阐明螺栓紧固顺序和紧固扭矩是法兰密封中非常重要的因素,然后从螺栓润滑,螺栓紧固顺序,螺栓紧固扭矩等方面来阐述解决法兰密封与螺栓紧固顺序和紧固扭矩的关系。     

螺栓拧紧方法及预紧力控制

螺栓法兰连接在化工装置中广为应用。为了保证法兰连接系统紧密不漏、安全可靠地长周期运行,垫片表面必须有足够的密封比压,特别在高温工况下垫片会产生老化、蠕变松弛,法兰和螺栓产生热变形,因此高温连接系统的密封比常温困难得多,此时螺栓预紧力的施加与控制就显得十分重要,过大或过小的预紧力都会对密封产生不利影响。螺栓预紧力过大,密封垫片会被压死而失去弹性,甚至会将螺栓拧断;过小的螺栓预紧力又使受压后垫片表面的残余压紧应力达不到工作密封比压,从而导致连接系统泄漏。因此如何控制螺栓预紧力是生产实际中必须重视的问题。1 螺…     

液压拉伸法紧固螺栓的流程和计算探讨

液压拉伸紧固作为法兰管理中比较新兴的紧固方式,能够消除摩擦力以及不同螺纹润滑剂的性能对紧固数据的影响,对所有螺栓施加更加均匀的载荷,保证整个法兰螺栓的应力一致性,可以一次性紧固50%,甚至100%的螺栓,作业效率相比于扭矩紧固法也更高,更适用于大尺寸的法兰紧固作业。主要介绍了液压拉伸法紧固法兰螺栓的通用流程和相关紧固数据的计算。     

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。     

浮头式换热器管板法兰系统的分析计算

本文介绍了浮头式换热器管板、法兰、螺栓、垫片及封头、筒体、管子的固定管板部份的应力应变分析,并导出一套新的计算方法。此法能确定管板法兰部份的密封性能,并能校核管板、法兰及螺栓的强度。