螺栓法兰接头安全密封技术（--）——基于控制泄漏率的垫片应力及其试验方法

建立以控制泄漏率为目标的法兰设计方法,以及相应的垫片系数和试验方法成为密封设计和研究的主要方向。在介绍和比较ASME、PVRC、EN和JIs垫片系数和试验方法的基础上,分析了垫片应力、垫片系数和密封准则的相互关系,从而为确定基于容许泄漏率的目标垫片应力提供计算依据。     

压力容器法兰的设计

结合实际工程经验介绍了压力容器标准法兰的选用要点,非标法兰、无垫片焊接密封法兰和无垫片焊接密封反向法兰的设计方法。     

长颈法兰偏转角的解析算法

螺栓法兰连接是石油、化工、核能、电力等部门压力容器和管道广泛采用的一种连接形式,其密封连接是否可靠直接关系到生产装置的安全运行和现场操作人员的安危。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。在真实螺栓法兰连接结构中,螺栓载荷和内压的作用使法兰发生偏转,法兰偏转引起垫片接触应力分布不均匀,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。文章在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,这为垫片接触应力分布的解析计算研究奠定基础。     

无垫片密封焊反向法兰强度计算

针对无垫片密封焊反向法兰的结构形式和受力特点,分析了普通反向法兰和无垫片焊接密封法兰的强度计算,总结了无垫片密封焊接反向法兰的强度计算方法。     

金属石墨缠绕丝垫法兰连接的密封性

采用金属石墨缠绕垫的法兰连接设计是基于x y系数的法兰垫标准,依此设计的法兰垫可保证法兰连接的安全性,但不能确定法兰连接的密封性;而结果表明,应用基于垫片密封系数的设计方法,可保证法兰连接的密封性。     

影响法兰密封性能因素的分析

法兰是化工设备中极为普通又重要的零部件,其密封性能的好坏直接影响化工设备的正常运行。通过对法兰密封性能的影响因素进行分析,指出了在法兰密封的设计以及垫片的选择时应注意的几个问题     

关于螺栓法兰垫片连接接头密封性能研究概述

螺栓法兰垫片接头是压力容器中常用的静密封连接形式。工程上常常采用泄漏率来表征其紧密性。本文从螺栓法兰垫片接头的泄漏率计算模型、密封泄漏失效预测模型和影响螺栓法兰垫片系统的关键因素对其密封性能进行文献综述,为螺栓法兰连接结构设计与泄漏率控制提供参考。     

新的垫片设计系数表

美国压力容器研究委员会螺栓法兰连接分会(PVRC S/C on BFC)应流体密封协会(FSA)的请求,推荐了一张暂定的部分垫片设计系数表(表1),这是1972年以来PVRC所进行的垫片密封研究工作的阶段结果。众所周知,作为法兰密封设计主要方法的ASME“锅炉和压力容器规范”第”Ⅷ“卷采用最小压紧应力“y”和垫片系数“m”两个垫片设计系数,列于规范附录Ⅱ中表2—5.1中,它们仅与垫片材料和型式有关,对同一垫片力常数,并近似满足y=180/139.5(2m-1)~2的经验关系。该表的附注指出“这些数值在实际使用中一般认为是满意的,表中所列的设计数值与其它细节仅是建     

压力容器法兰螺栓疲劳强度浅析

介绍了一种压力容器法兰螺栓疲劳强度的计算方法,通过引入法兰当量受力面积,计算螺栓、法兰和垫片系统的相对刚度Kr,最后根据应力幅法计算螺栓疲劳强度。     

法兰密封垫片最小宽度探讨

<正> 在法兰螺栓连接系统中,垫片是重要的密封元件之一,工程应用十分广泛。为便于其设计和应用,我国有关设计标准大都参照ASME规范,引入预紧密封比压y和垫圈系数m来描述垫片的密封性能。 一般而言,垫片系数m值的大小与其宽度无关,因此,垫片越窄越易夹紧。但作用力又不能过大,因为在预紧状态下,垫片会受到超载荷。除非垫片有一个止环,或者     

多管程管壳式换热器管箱法兰的强度计算

多管程、高压、高温换热器管箱法兰的垫片密封问题对法兰强度的影响 ,在有关的标准规范中没有相关说明 ,设计中往往被忽略了。通过计算实例进行分析 ,可见其影响有时还比较大 ,建议通过折算进行强度计算 ,确保其安全可靠。     

缠绕垫片y-p图及其应用

本文基于螺栓法兰连接的载荷变形关系及不锈钢缠绕柔性石墨垫片的机械性能和密封性能的实验结果,提出了缠绕式剪片y-p的图,并据此给出了几个法兰设计的算例。     

换热器管箱法兰与管板密封问题研究

换热器是一种实现物料之间热量交换的节能设备,它广泛应用于工业各个领域,特别在化工、石油、能源等领域占有主导地位。文中结合我厂一组换热器管箱法兰和管板密封面的泄漏情况,从换热器的设计、制造和安装使用等方面进行泄漏原因的分析,并结合设备日常管理的实际情况,探讨了提高同种换热设备密封性能和解决换热器管箱法兰和管板密封面泄漏的一些方法。     

梯形槽法兰应力理论计算与数值计算分析

计算了密封开裂失效法兰内部最大应力,为失效分析提供技术资料。使用《GB 150-1998》Waters法兰设计方法及有限元ANSYS数值计算方法,分别计算出该失效法兰的最大应力,并进行对比分析。结果表明:两种方法计算的法兰锥颈最大轴向弯曲应力,误差最大;计算的法兰环上的径向应力误差最小。两种方法计算的法兰最大应力相差较小,两种计算结果相互验证、相互支持,所得数据可以作为分析法兰失效原因的资料。     

密封垫片特性系数研究新进展

介绍了表征密封垫片特性系数研究的发展状况,重点介绍了欧盟制定的螺栓法兰垫片设计标准EN1591中全面反映法兰接头的机械特性和密封性能的垫片特征系数,为密封垫片的设计、制造和使用者提供参考。     

FEM stress analysis and sealing performance improvement of box-shaped bolted flanged joints using silicone sealant under internal pressure and thermal conduction conditions

Interface stresses and sealing performance of thin-wall box-shaped bolted flanged joints using silicone sealant under internal pressure and thermal conduction conditions are analyzed by the thermo-elastic finite element method. The flexible flanges were fastened by M8 bolts and nuts with an initial clamping force (bolt preload) after being joined with the silicone sealant. In the elastic and thermo-elastic Finite Element Method (FEM) calculations, the effects of the bolt pitch distance, flange rigidity and flange thickness were examined on the interface stress distributions. In addition, the effects of the linear thermal expansion coefficient and Young's modulus of the silicone sealant in the steady temperature state were also examined from a design standpoint. In the experiments, leakage pressure was measured when the silicone sealant was applied between an aluminum flexible flange with 1 mm thickness and an aluminum flange (body) with 10 mm thickness. Measurements of sealing performance with the silicone sealant and a sheet gasket were also conducted. In addition, strains in the joint in steady temperature states were also measured by strain gauges to understand the effect of the operative temperature on the sealing performance. The experimental results were found to be in fairly good agreement with the calculated results. From the results, it was found that the effect of the thermal conduction condition was greater than that of the internal pressure on both the interface stress distributions and the sealing performance. In addition, the sealing performance was found to be better in the joint with the silicone sealant than that with the sheet gasket.     

DFZ－1型垫片材料密封性能试验装置的研制

本文介绍ＤＦＺ－１型垫片材料密封性能试验装置的设计原理，提出测量液体泄漏速率和气体泄漏速率的试验方法。试验装置符合ＡＳＴＭＦ３７的技术要求。这些试验方法适用于评价和比较室温下垫片材料在不同压缩法兰负荷下的密封特性。     

无垫片焊接密封法兰计算方法的讨论

应用华脱尔斯法建立了内、外焊唇焊接法兰结构的力学模型,在相同设计条件和材料状况下,进行了内、外焊唇结构法兰的受力分析、设计计算和结构尺寸对比。笔者认为:如果设计计算成立且焊接条件允许,内焊唇结构的法兰比外焊唇结构的法兰螺栓载荷减小,截面积减少,法兰直径和厚度也相应大幅降低。     

粒子加速器筒体开方孔有限元分析

某粒子加速器筒体上开一方形孔,与方形法兰锻件焊接.常规设计方法没有对容器重要区域的应力进行严格而详细的应力分析计算,从而也就无法对由不同载荷引起的、对容器失效有不同影响的应力加以不同的限制.运用有限元分析软件ANSYS对某粒子加速器开方孔的应力进行模拟分析,采用JB 4732-1995对简体与方形锻件法兰焊接部分进行强度校核,结果表明,强度满足要求.