非金属垫片对螺栓轴力衰减影响的研究

由于非金属垫片硬度较低,有一定的回弹性,影响螺栓连接的可靠性,本文通过螺栓紧固的两连接件之间装配有无非金属垫片,从垫片厚度与数量、拧紧力矩及有无弹性垫片等方面分析了非金属垫片可能对螺栓轴力衰减的影响。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

不同状态下非线性行为垫片密封性能的试验研究

1　引言螺栓法兰垫片连接是一种应用非常广泛的可拆连接形式 ,其失效形式主要表现为泄漏。而作为密封元件的垫片 ,其性能是直接影响连接密封的可靠性因素之一。随着人们对环境保护和安全意识的增强 ,螺栓法兰连接密封的可靠性越来越受到关注。国外的研究人员联合生产企业 ,进行了广泛而系统的研究工作 ,并已取得了众多成果[1～ 3] 。在这些研究中 ,不乏涉及垫片的密封性能 ,尤其是对非线性行为垫片的性能进行了较多的试验研究 ,目的之一就是为法兰连接设计提供有效的设计参数 ,包括对垫片参数ｍ、ｙ的修改等。但在 70年代以前 ,因受试验手段…     

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。     

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。     

地铁车辆螺栓连接装配失效实验研究

地铁车辆装配用到大量螺栓连接,但是装配过程中不乏螺栓连接失效现象。针对用量较大的M8×30规格普通外六角不锈钢螺栓,进行调整垫片和使用拧紧添加剂的单因素及其组合多因素影响螺栓连接的正交失效实验,采用方差分析和极差分析方法处理实验数据,得到了调整垫片和添加剂的使用对螺栓连接的影响程度,并得到螺栓连接过程中各因素最佳连接组合和最易失效连接组合。     

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。     

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.     

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。     

垫片密封连接综合应力加速寿命试验谱的研究

加速寿命试验是垫片密封连接系统寿命预测和可靠性评价的重要手段。以纤维增强橡胶基垫片——螺栓法兰连接系统为研究对象,分析了密封连接的故障模式;建立了系统故障树,并对其最小割集进行了定性分析;结合系统故障机理分析,确定了加速应力,制定了连接系统综合应力恒加速寿命试验谱;通过试验验证了该试验谱的可行性。     

加载方式对垫片应力的影响及其泄漏率预测

垫片是螺栓法兰连接系统中的关键密封元件，在实验室对其进行泄漏率测量时，多采用刚性法兰通过试验机进行均匀加载，而忽略了生产实际中螺栓加载方式对泄漏率的影响。采用数值模拟方法研究实际操作常用的交叉加载、顺次加载和ASME PCC-1-2013标准中传统星形加载方式对垫片应力的影响，并将这3种加载方式与均匀加载方式进行比较。结果表明：3种加载方式都存在着螺栓预紧载荷不均匀的情况，但相比之下传统星形加载方式的预紧效果最佳，最接近均匀加载时的预紧效果；在相同载荷下，不同加载方式所得垫片上的应力不同。考虑垫片应力分布的不均匀性，对现有泄漏率预测公式进行了修正，并通过试验对修正后的公式进行验证。结果表明：修正后的公式所预测的泄漏率与试验结果更为接近。研究工作对提高螺栓法兰连接系统泄漏率预测的准确性具有重要意义。     

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。     

大型500 kV变压器主密封法兰系统受力分析

利用有限元分析软件ABAQUS对油浸式变压器的主密封界面的螺栓、垫片、法兰系统进行建模,分析预紧状态下法兰螺栓受力及变形情况,探讨接触应力随橡胶垫片压缩率、流体压力、橡胶垫片硬度的变化规律。结果表明:在螺栓预紧载荷作用下,法兰偏转使螺栓受力不均,箱沿连接处为法兰最易损坏位置,可在箱沿与箱体处加额外刚性固定来增加强度;随着压缩率与流体压力的增大,橡胶垫片的接触应力和von Mises应力均增大;橡胶垫片硬度越大,相同流体压力下的接触应力和von Mises应力也越大,因此当密封界面承受较大流体压力时,应选用硬度大的橡胶垫片。     

不锈钢柔性石墨缠绕垫片基本性能研究

对不锈钢柔性石墨缠绕垫片进行了常温机械性能和密封性能的试验研究,找出了垫片常温密封的基本规律,提出了较好地表征该垫片压缩回弹特性、应力松弛特性和基本密封特性的公式,通过试验数据的回归分析,得到公式中的各系数,为螺栓法兰垫片连接的紧密性分析和密封件的工程选用提供了依据。     

法兰垫片紧密性的分析

本文分析了在法兰连接中矩形断面垫片的紧密性问题,并推导出规范中垫片系数m 和垫片比压y 的表达式,进而得到保证法兰密封所需螺栓拧紧力的计算式。从中明确垫片几何因素和物理因青对于垫片紧密性的影响及提高法兰连接密封能力的途径。     

压气机试验件转子连接螺栓断裂失效分析

某型低压压气机试验件在进行试验时发生故障,转子连接螺栓发生断裂。螺栓冶金分析的结果表明16个连接螺栓的断裂位置全部都在螺母贴合面附近,断口有两类:10个螺栓拉断,6个螺栓拉弯断裂,全部为过载断裂,螺栓硬度偏设计值下限。后续对该螺栓的强度进行了分析,对不同强制位移下螺栓承受的轴向力进行了分析,并对9个螺栓断裂后剩余螺栓的轴向载荷、位移变化情况进行了分析。得到的结果能很好地验证试验件螺栓断裂的失效形式。