基于螺栓力的法兰接头泄漏率预测模型研究

螺栓法兰接头在石化装置中应用广泛,也是频繁泄漏部位之一,主要是由于螺栓力不足导致密封垫片应力下降从而引起泄漏,因此接头运行过程中螺栓力变化对于其密封性能至关重要。针对该问题,提出以泄漏率为指标,研究法兰接头螺栓力与垫片应力的关系,构建基于螺栓力的法兰接头泄漏率模型,并开展接头螺栓力和泄漏率试验,验证模型可靠性。实验结果表明,随着内压升高,螺栓力增大、垫片应力下降,螺栓力和垫片应力存在单调对应关系,垫片应力理论计算值与试验值之间对应较好,接头泄漏率理论值同实验值相比具有较好的可比性。因此,基于接头螺栓力预测泄漏率是可行的,同时该模型对于监测法兰接头服役过程中螺栓力的变化具有重要的理论意义。     

螺栓法兰垫片接头整体结构数值模拟和密封性能分析

建立了螺栓法兰垫片接头整体结构有限元模型,研究了法兰盘厚度、螺栓数目、工作压力、及螺栓预紧力等参数对法兰偏转角和泄漏率的影响。结果发现,由于法兰力矩作用,法兰盘发生偏转,使得垫片上压应力沿径向分布不均,在垫片外缘存在最大压应力环带,环带上最小压应力值决定着接头的密封性能。法兰偏转会影响接头泄漏率,但并非偏转越大,泄漏率越大;在某些情况下,泄漏率甚至随偏转角增大而减小。     

螺栓法兰接头安全密封技术(四)——垫片应力

虽然垫片成本相对较低,但在保证法兰接头的密封性能、控制泄漏方面却起着关键的作用。当法兰接头发生泄漏时,人们往往容易归因于垫片,其中固然有垫片本身的原因,但更多的是法兰连接系统的设计或安装使用中存在的问题,最终通过垫片密封失效的形式表现了出来。在法兰接头安装后到投入使用,垫片应力受到众多因素的影响而发生改变直至减小。当垫片应力降低到低于设计密封要求时,将导致法兰接头的密封失效、发生泄漏。分析了影响垫片应力的因素及其原因,提出从螺栓预紧后直至维持长期运行过程中,垫片应力经历了一个逐渐衰减的过程。要弥补或减小这样的影响,维持法兰接头的密封状态,在垫片和螺栓许用强度范围内,安装垫片应力应尽可能大,即安装螺栓载荷应足够大。     

提高法兰连接密封可靠性的最大螺栓安装载荷控制技术

确定螺栓安装载荷是走出法兰设计选用的认识误区,解决法兰接头泄漏的核心问题。螺栓材料抗松弛适用温度应大大低于螺栓材料最高设计温度,螺栓安装应力应大大高于螺栓材料许用应力。垫片蠕变松弛是螺栓安装载荷(垫片应力)降低,并导致泄漏的重要因素。最大螺栓安装载荷只要控制螺栓不发生屈服、垫片不压溃、法兰不发生影响垫片密封的过大变形。按WRC 538或ASME压力容器规范进行法兰安装工况下的应力和转角(应变)评估。     

内压和温度对螺栓法兰接头紧密性的影响

螺栓法兰接头失效的主要机制是泄漏。在考虑了垫片的非线性和介质内压的基础上,利用ABAQUS软件对稳态温度载荷作用下的螺栓法兰结构进行了数值模拟,研究了内压和温度对连接结构紧密性的影响。研究结果表明,垫片上的应力分布不均匀,接触压力主要集中在靠近垫片外缘的1/4闭合环带处,随着温度的升高其密封闭合环带不断的变窄,垫片的接触压力降低,从而导致连接结构的泄漏。     

非线性性质垫片的螺栓法兰联接泄漏分析

提供螺栓法兰联接的模型;通过平衡图形的分析以计算垫片和螺栓的载荷。已知垫片载荷—泄漏率相互关系来校核联接处的密封能力。对三维图形分析进行了讨论。推导出法兰环旋转角的近似公式。对非线性性质垫片的实例进行了研究。     

基于蠕变的高温法兰连接系统寿命预测方法

长期工作在高温下的法兰连接系统 ,由于密封垫片和螺栓的蠕变松弛 ,使得垫片上的残余压紧应力逐渐减小 ,并最终导致连接系统的泄漏失效。在考虑垫片和螺栓蠕变的基础上 ,对连接系统进行变形协调分析 ,建立了高温下法兰连接系统的变形协调方程 ;进而导出了垫片残余应力与时间的关系式 ,即变形协调率型方程 ;根据紧密性概念 ,以最大允许泄漏率为失效准则 ,提出了高温法兰连接系统的寿命预测方法     

螺栓法兰接头安全密封技术(一)——安装螺栓载荷

安装螺栓载荷不足和安装不当是引起螺栓法兰接头泄漏的主要原因,结合螺栓载荷和垫片应力的相关定义,针对目前在安装螺栓载荷上的一些认识问题进行分析和探讨,以引起工程设计和现场安装人员的重视,为安全密封提供应用参考.     

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。     

浅谈法兰密封泄漏

论述了法兰泄漏形式及影响法兰密封的因素,分析了法兰泄漏对石油化工装置的巨大危害,据此对法兰、螺栓、垫片的选择提出了一些要求。     

JX-WG128型压力蒸汽灭菌器法兰泄漏分析及改进

法兰螺栓连接是一种在化工、制药设备中最常用的管道连接方式,具有结构简单,拆卸方便,接合强度高,密封性能好等优点,但失效泄漏是典型的密封失败的表现。本文根据香菊集团JX-WG128型压力蒸汽灭菌器在生产过程中发生法兰接口泄漏事件,分析了法兰片的选用和安装,预紧力的校核,密封垫片的选用等因素,提出解决法兰泄露的方案。本设计对法兰接头提出新型改进措施,对同类企业具有参考价值。     

乳液装置反应器换热器封头泄漏原因分析及解决措施

针对中国石化集团四川维尼纶厂乳液装置反应器换热器封头密封处频繁发生泄漏的问题,结合实际生产工艺、工况以及连接螺栓、密封垫片的选型和安装情况,找到了导致其泄漏的原因:温度交替变化的影响;压力升降变化;安装方法不当;垫片质量差选型不当;螺栓强度差;密封面损坏变形。采取了3项主要技术措施进行实施:密封垫片重新选型;提高螺栓强度;修复换热器法兰密封面。该换热器实施改造后,在大修周期内未发生过泄漏,密封效果明显。     

石油化工装置静密封泄漏因素分析

以垫密封为例,对影响密封泄漏的主要因素,如垫片的性能和密封面情况、法兰的刚度和安装状况、法兰密封面状况、螺栓的预紧力等进行分析,并提出了预防静密封泄漏的主要措施。     

化工设备开口焊接密封的设计与焊接施工

石油化工装置中化工设备和换热器的法兰密封或设备开口密封多采用焊接密封结构,以防止在压力、温度变化下法兰螺栓松弛而造成的开口分离和介质泄漏。从焊接密封结构的分类、焊接密封垫片尺寸的确定、焊接密封垫片的制造和施工以及焊接密封垫片的焊后检验等方面阐述了化工设备开口焊接密封的设计方法与施工要求。     

膨胀石墨缠绕垫片常温密封性能分析

采用ANSYS商用有限元分析软件,对常温条件下受内压的螺栓法兰连接膨胀石墨缠绕垫片进行了应力分析,并根据多孔介质模型的泄漏率方程计算出膨胀石墨缠绕垫片在常温条件下的泄漏率。运用有限元计算模型对不同带宽的膨胀石墨缠绕垫片进行了不同条件下的数值模拟,模拟结果与实验结果较好地吻合。模拟结果给出了常温条件下介质内压、螺栓预拉伸力和填料带宽对螺栓法兰连接膨胀石墨缠绕垫片泄漏率的影响。     

高桥石化大油气管线泄漏原因研究有成果

正最近,高桥石化研究大油气管线泄漏原因取得阶段性成果,"介质温变对不锈钢法兰接头密封性能的影响研究"项目通过了第三方专家组鉴定。该研究结果应用于企业生产后,可大幅提升高温设备、管道螺栓法兰接头的密封性能,有效消除密封泄漏隐患,提高装置的运行安全系数。由于使用环境、操作条件复杂多样,螺栓法兰连接泄漏成为石油化工设备中最常见的事故之一,且介质温变经常导致连接系统的密封失效,成为影响企业安全生产的重大隐患。为提高螺栓法兰接头的密封性能和可靠性能,高桥石化、     

浅析压力容器中法兰连接垫片密封泄漏原因

法兰连接是一种常见的可拆卸连接形式,普遍应用于生产实践。法兰接头的密封性能直接关系到整个压力容器的长周期运转情况,且法兰连接中垫片密封失效是引起泄漏的主要因素,主要讨论了法兰连接中易引起垫片泄露的因素以及相应的措施。     

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。     

基于故障树的螺栓法兰接头泄漏分析方法研究

本文针对缺乏在用螺栓法兰接头密封性能预测方法的问题,基于故障树方法,通过分析螺栓法兰接头密封性能的关键影响因素,确定了与泄漏事故有关的各种因素及其之间的逻辑关系,建立了螺栓法兰接头泄漏分析的故障树模型,辨识法兰接头潜在的泄漏事故,采用定性分析方法获得了螺栓法兰接头的最小割集,并给出螺栓法兰接头的泄漏失效概率的计算方法。     

容器液压试验预紧力分析计算

通过对容器液压试验时的螺栓预紧力进行分析,结合法兰从预紧状态到试压过程中法兰连接点的变化,推导出了最小螺栓预紧力及最大预紧力。针对工厂实际情况给出了液压试验时既能保证密封又不致密封垫片损伤的预紧力参考值,该预紧力转化为预紧力矩仅为无依据时上紧螺栓力矩的60%～70%。利用本文提供的螺栓预紧力进行容器液压状态下螺栓预紧可以有效的降低垫片被压溃而泄漏的风险。