八角墊法蘭連接系統(tǒng)密封性能評價及失效分析.pdf

1、八角墊因其密封效果好，使用范圍寬，特別適合于高溫、載荷波動劇烈及有腐蝕性介質(zhì)存在的場合，在煉油及加氫設(shè)備中使用極為普遍。但八角墊法蘭連接系統(tǒng)在實(shí)際工程應(yīng)用中依然存在密封失效問題，這是由于目前對工程應(yīng)用中密封失效機(jī)理的研究還不夠深入，同時提出的密封評價方法在應(yīng)用上缺少便捷性和系統(tǒng)性，而不能從根本上防止密封失效的發(fā)生。因此，本文以八角墊法蘭連接系統(tǒng)為研究對象，對法蘭連接密封評價方法和密封失效機(jī)理進(jìn)行深入研究，主要工作及研究結(jié)果如下：

2、　?。?）通過對GB150和EN13445規(guī)范中八角墊密封設(shè)計方法的對比分析，從中歸納出基于墊片壓緊力的密封性能評價準(zhǔn)則，提出了一種利用數(shù)值計算對八角墊法蘭接頭密封性能進(jìn)行評價的方法。該密封評價方法可以對在役法蘭接頭密封性能進(jìn)行評定并對其在特定工況下是否會發(fā)生密封失效進(jìn)行預(yù)測，還可以為其它墊片設(shè)計和使用提供借鑒。
　?。?）借助有限元軟件分別建立了八角墊法蘭連接裝置結(jié)構(gòu)分析有限元模型和熱分析有限元模型，通過理論計算及文獻(xiàn)對照的方法

3、驗(yàn)證了有限元模型的可靠性，并探討了螺栓孔空氣層的有效建模方法。
　?。?）僅考慮內(nèi)壓工況的數(shù)值計算結(jié)果表明，介質(zhì)壓力是否加載在八角墊內(nèi)側(cè)承壓面上引起的八角墊密封面的接觸壓力變化很小，變化數(shù)值不超過接觸壓力數(shù)值的3%，可知八角墊的內(nèi)壓自緊作用并不能有效提升八角墊的密封性能。
　?。?）通過對法蘭連接系統(tǒng)包含開車、穩(wěn)定運(yùn)行、停車的完整工作周期進(jìn)行模擬，分析了引起八角墊法蘭連接系統(tǒng)密封失效的原因。結(jié)果表明，墊片發(fā)生的塑性區(qū)域的擴(kuò)大

4、及墊片與法蘭梯形槽在密封面處發(fā)生的相對滑移是引起法蘭接頭在停車階段發(fā)生密封失效的兩個重要因素。
　?。?）通過對溫度波動工況下的八角墊密封系統(tǒng)進(jìn)行模擬，研究了螺栓溫度滯后對密封過程產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，溫度滯后現(xiàn)象會對法蘭接頭升溫和降溫過程產(chǎn)生不同的影響，尤其是會引起在降溫階段法蘭與墊片間配合的松弛而導(dǎo)致密封失效。因此在實(shí)際使用中應(yīng)盡可能避免溫度的快速波動，若溫度波動發(fā)生了，在降溫階段應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況減小降溫速率以減少由于滯后性引起