两种油管气密封螺纹接头性能仿真

采用三维有限元仿真方法对VAM TOP、NK3SB两种气密封螺纹接头在上扣、拉伸载荷及弯曲载荷3种工况下的联接及密封性能进行研究,并对两种扣型的性能进行对比分析。结果表明:两种扣型台肩与密封面过渡区域有较为严重的应力集中,是气密扣结构最薄弱环节;上扣工况密封面接触应力沿周向表现出一定的螺旋特性,NK3SB扣型主密封受螺纹影响较小,VAM TOP副密封受螺纹影响较小;拉伸工况NK3SB螺纹应力分布更为均匀,弯曲工况VAM TOP螺纹应力波动较小;拉伸及弯曲工况下,NK3SB扣型球面/锥面主密封性能更为优异,VAM TOP反向台肩副密封性能更优异。

新型气密扣结构设计与性能研究

随着石油工业的发展,API螺纹由于其结构上的限制无法满足深井、超深井和高温高压油气井的要求,正逐步被连接强度高、密封性能优异的气密封螺纹接头所替代。为此,针对气密扣台肩与密封面过渡区域应力集中严重的问题,设计了一种带有应力释放槽结构的新型气密扣,利用有限元仿真研究了气密扣主要结构参数对其性能的影响。研究结果表明:较小的齿形角度变化对螺纹整体的等效应力分布影响较小;0°承载面齿形角性价比较高,10°导向面齿形角最为合适,10°台肩最为合适。研究结果可为气密扣结构参数优化设计提供理论依据。

氢化丁腈橡胶本构模型参数确定方法

以Mooney-Rivlin模型为基础,对封隔器胶筒用氢化丁腈橡胶在不同高温老化环境下的本构模型参数的确定方法进行了研究。结果表明,一定条件下,橡胶两参数本构模型C 01/C 10仅随温度变化,而肖氏硬度及老化时间对其影响不大,同时拟合得到了橡胶弹性模量随温度、肖氏硬度及老化时间的变化规律,得到了一种简单确定两参数本构模型C 10和C 01的方法,并在封隔器胶筒上进行了试验和有限元模拟验证,模拟与实验结果的趋势和数值大小的拟合度达到90%以上。

核级石墨密封垫片应力补偿机理研究

以核级石墨密封垫片为研究对象,对垫片的压缩回弹性能以及密封性能进行试验研究,并采用ANSYS有限元软件对法兰连接进行仿真模拟,分析垫片在常温及高温工况下的应力分布规律,研究垫片的应力补偿机理。研究结果表明,预紧时石墨环和金属外环同时承受螺栓预紧力作用,金属外环承受多余载荷并在内压升高过程中将载荷释放以起到应力补偿作用,维持垫片应力在一定承载范围内基本不变;高温工况下,压力在一定范围波动,垫片即可维持一稳定的应力状态,从而确认了垫片应力补偿机理的有效性。