常減壓裝置浮頭式換熱器密封系統(tǒng)應力松弛研究.pdf

1、法蘭密封系統(tǒng)是一種結構簡單、易拆卸的連接密封結構，廣泛應用于石油化工行業(yè)各種設備中。現役的法蘭密封系統(tǒng)大多直接暴露在外，沒有進行保溫，這樣導致大量能源的浪費。但是盲目的對法蘭密封系統(tǒng)設備進行保溫，極容易引起泄漏事故。因此，研究法蘭密封系統(tǒng)應力松弛問題對未保溫的法蘭密封系統(tǒng)而言，可以提供一個可行的保溫方法，節(jié)約能源;對已經保溫的法蘭密封系統(tǒng)而言，可以提供一個可靠的預測法蘭密封系統(tǒng)長期應力松弛行為的方法，預防事故。
　　 作者以浮頭

2、式換熱器為研究對象，對35CrMoA和40MnB材料的試樣進行了應力松弛試驗，將試驗測得的數據與基于松弛的應力松弛機理相結合，估算浮頭式換熱器密封系統(tǒng)應力松弛壽命。同時，根據查得的35CrMoA和40MnB鋼材蠕變數據與基于蠕變的應力松弛機理相結合，從不同角度估算浮頭式換熱器密封系統(tǒng)應力松弛壽命。將法蘭密封系統(tǒng)當成一個整體，綜合考慮螺栓和墊片的應力松弛影響，利用有限元分析軟件建立浮頭式換熱器三維模型，分析保溫后換熱器密封系統(tǒng)應力松弛壽命

3、。針對保溫后可能發(fā)生泄漏的浮頭式換熱器，采取更換螺栓材質和改變螺栓尺寸兩種方法，研究分析法蘭密封系統(tǒng)保溫的改進措施。
　　 應力松弛試驗表明，40MnB鋼在400℃溫度下抗應力松弛性能較差，應力隨著時間下降明顯;而35CrMoA鋼在400℃溫度下具有良好的高溫性能和應力松弛性能。基于松弛的計算結果和基于蠕變的計算結果兩者比較接近能夠很好的吻合，計算表明采用40MnB螺栓的浮頭式換熱器保溫后在3天左右便有可能發(fā)生應力松弛而引起泄露

4、，采用35CrMoA螺栓的浮頭式換熱器保溫后可以保持3年以上的有效密封。有限元模擬分析發(fā)現，墊片密封應力隨著應力松弛的發(fā)展逐漸降低，且隨著時間呈線性下降關系，40MnB材質螺栓法蘭密封系統(tǒng)在保溫的情況下應力松弛發(fā)展迅速，換熱器在50天左右便有可能發(fā)生泄漏失效，而35CrMoA螺栓法蘭密封系統(tǒng)可以長期保持有效密封（大于3年）。
　　 螺栓材質用35CrMoA替代40MnB，重新計算，發(fā)現更換螺栓材質后換熱器有效密封時間大幅度延長;