励行根:技术是道护身符

自创业以来的几十年时间里,我带领天生密封件公司就做了两件事。一是开展了“核电站密封技术、新产品及应用”项目的攻关,所制造的核电站管道密封产品比国际同类产品性能提高一个量级,公司成为世界上唯一既能生产核一级管道密封产品又能制造核一级石墨基材的企业。2010年,天生密封件有限公司以第一完成单位、我作为第一完成人,获得了国家科技进步二等奖,目前产品已全面取代国外的进口。

柔性石墨/编织盘根组合填料密封性能试验研究

在新型填料密封和摩擦学性能试验机上,进行柔性石墨/编织盘根组合填料的往复运动试验,考察填料的密封性能和摩擦学性能,考察轴向应力、石墨环截面形状和密度对组合填料密封性能和摩擦学性能的影响。结果表明:随着轴向应力的增加,组合填料的泄漏率有所下降,但摩擦力会显著上升,填料的磨损加剧、密封寿命大大缩短;优化柔性石墨环的截面形状能改善组合填料的综合性能,V型石墨环填料的密封性能和摩擦学性能均明显优于平口石墨环;柔性石墨环的密度对组合填料的密封性能和摩擦学性能也有重要影响,具有密度梯度的石墨环组合填料性能优于等密度石墨环填料。对于等密度的石墨环组合填料,推荐使用密度为1.5 g/cm3左右。

核电厂压力容器热电偶机械密封装置密封结构分析与应用

介绍了压力容器堆芯热电偶机械密封装置的密封结构和工作原理,针对其中碗形金属密封圈的结构特征,模拟其受压后发生形变,并进行了试验应用。

核电厂压力容器热电偶机械密封装置密封性能评价方法与应用

针对核电厂压力容器热电偶机械密封装置,评估其密封性能,从热电偶机械密封装置工作环境出发,总结给出了相应的试验方案和程序。

先导式安全阀活塞密封圈国产化研制

稳压器安全阀为一回路系统的超压保护设备,对于保护压力边界完整,防止系统超压具有重要的作用。每次解体检修均需要更换密封件,其备件全部为进口,存在断供的风险,卡脖子项目,为了打破国外垄断,对其密封件进行国产化研制。活塞密封圈为研究重点,该文从设备结构以及原理分析出发,阐述了活塞密封圈既需要保证密封性,同时还需要保证较小的摩擦力。为国产化项目的试验以及验收准则提供了依据。

柔性石墨密封环压缩回弹特性试验研究与公式拟合

为了获得柔性石墨密封环的压力与变形的通用关联关系公式,搭建了柔性石墨密封性能试验台,对三种不同尺寸的柔性石墨环进行了压力变形试验。通过对试验数据的分析,获得了柔性石墨环的压缩回弹特性规律。研究结果表明,截面尺寸对柔性石墨密封环的压缩回弹性能影响较大,公称内径的影响几乎可以忽略。通过对试验数据进行拟合,建立了柔性石墨环结构参数与压力、变形等多参数之间的关联关系公式,并得到了验证。

反应堆压力容器法兰面沟槽尺寸参数对其金属O形环密封性能的影响

基于二维轴对称非线性弹塑性模型,对反应堆压力容器(RPV)用Inconel 718合金O形环进行了有限元分析,在试验验证的基础上探讨了筒体法兰面安装沟槽深度、沟槽间隙等关键参数对密封性能的影响。结果表明:镀银层对O形环的变形行为无实质影响,在进行有限元分析时可忽略镀银层;沟槽深度和沟槽间隙是影响O形环密封性能的关键参数,所涉及的RPV用金属O形环的最佳有效沟槽深度在(11±0.25)mm范围内、沟槽间隙取0.6mm左右为宜。此外,O形环的安装和制造要求均极为苛刻,为保证O形环与沟槽间距的均匀性应严格控制好制造和安装等工序尺寸参数,从而提高密封性能。

球形接头的密封理论分析

针对球形接头,对其进行有限元分析。结合使用工况下的试验结果以及仿真计算结果,展开密封理论分析。

柔性石墨密封垫片的研究现状及发展趋势

主要介绍了柔性石墨的性能和制备工艺,制备工艺主要分为化学氧化法、电化学法、微波法、爆炸法和气相挥发法;总结了石墨与金属组成的复合垫片的主要结构形式,包括金属石墨缠绕垫片、石墨波齿复合垫片和金属与金属接触型垫片;还分析了石墨密封机理的研究现状,总结了现有的垫片泄露模型,并对石墨密封在核电等领域的应用前景和发展趋势进行了展望,指出未来石墨垫片发展的方向主要集中于石墨提纯、新密封结构开发,而有限元分析作为辅助的研究方法将成为热点课题之一。

柔性石墨金属波纹复合增强垫片密封性能试验

在全自动垫片综合性能试验台上分别进行了316L和A3钢作为骨架材料的金属波纹复合垫片的泄漏率、压缩回弹性能和应力松弛试验,考察了柔性石墨覆盖层厚度、骨架材质和垫片应力对垫片密封性能和力学性能的影响,分析了不同覆盖层厚度和垫片应力下的金属波纹残余高度。结果表明:覆盖层厚度对垫片的密封性能有重要影响,厚度为0.6 mm时该类垫片的综合性能最佳;金属波纹复合垫片具有良好的承载能力和密封性能,尤其适宜压力波动、温度剧变等场合的密封,预压缩处理更能真实反映出复合垫片优异的回弹性能;此外,与A3钢作为骨架材料的复合垫片相比,316L复合垫片的密封性能和压缩回弹性能随垫片应力的增加逐渐显现,且其抗松弛能力和抗蠕变性能也得到了显著提高。

弹簧结构参数对赋能型金属C形环力学行为及密封性能的影响

为研究核电站上赋能型金属C形环的内置弹簧圈的结构参数对密封性能的影响，建立C形环三维弹塑性有限元分析模型，通过实验验证该理论模型的可靠性，并分析弹簧结构参数（包括簧圈节距、簧丝线径和弹簧中径等）对C形环力学行为和密封性能的影响。结果表明：对于百万千瓦级核反应堆压力容器用金属C形密封，其簧圈节距、簧丝线径和弹簧中径分别控制在1．9-2．0mm、1．7-1．8mm和8．3-10．7mm范围内时可保证C形环具有较好的密封性能；气密性实验验证上述结果的正确性，同时C形环压缩变形后密封面较平整，表层无裂纹、局部脱落或起皮等不良现象，满足工程使用要求。

反应堆压力容器用Inconel 718合金O形环密封性能

基于二维轴对称非线性弹塑性模型,对反应堆压力容器（RPV）用Inconel 718合金O形密封环进行了有限元分析,在实验验证的基础上探讨了O形环压缩率、截面直径、管材壁厚和环外径等关键参数对密封性能的影响.结果表明：压缩率对其密封面接触应力分布、大小以及变形特性有重要影响;增加O形环截面直径可提高其回弹性能,但也会引起密封线比压的下降,而壁厚对回弹量和线比压的影响与截面直径相反,但O形环外径对其回弹量和线比压的影响较小;工程上推荐RPV用O形密封环的压缩率控制为12%~16%、截面直径选择12.7 mm左右、壁厚取1.35~1.65mm,此时O形环可以达到较好的密封性能.

金属C形环力学性能及密封特性分析

弹簧加强金属C形环是一种性能优良的静密封元件,为研究结构对C形环力学性能以及密封面接触特性的影响,建立弹簧加强金属C形环三维仿真模型,采用有限元方法分析C形环的压缩回弹特性。仿真结果与压缩回弹实验结果一致,验证了理论模型的正确性。分析C形环密封面上接触区域和接触压力的变化规律,讨论C形环结构对密封特性的影响。结果表明:在相同的载荷下,C形环卸载时的接触区域比加载时的大,表明在卸载阶段C形环在更低载荷下即可维持同等密封效果;螺旋弹簧使C形环具备良好的回弹性能,能更好地应对使用工况的波动;银层使法兰与密封环的接触界面实现良好密封,合金层起保护银层和平稳传递接触力的作用。

非圆金属O形环装配预紧过程仿真模拟

反应堆压力容器密封用超大直径金属O形环在加工完成后会无可避免地产生变形,理想圆度难以保证,导致其在装配预紧过程中产生复杂的变形结果。为研究椭圆金属O形环装配预紧过程的变形特征,在以同周长方式构建椭圆环模型进行仿真模拟的基础上,根据椭圆金属O形环与法兰内外壁面的接触关系,研究其压缩过程中关键截面的变形位移和关键截面特征点的运动轨迹变化,较为全面地分析了椭圆金属O形环的整体变形情况。仿真结果表明:椭圆金属O形环在压缩过程中长轴处沿径向向内移动,短轴处沿径向向外移动,整体变形结果趋于圆形;并且长轴和短轴截面发生方向相反的扭转,使椭圆金属O形环产生扭转变形。

反应堆压力容器用C形密封环的变形特性研究

核电站反应堆压力容器是主回路冷却剂压力边界的核心设备,其顶盖法兰与筒体法兰的密封是设计和制造的关键技术之一,对核电机组的长期安全运行具有重要的作用。采用有限单元法对反应堆压力容器顶盖法兰使用的C形密封环的变形特性进行了研究,并与试验获得的C形密封环的载荷—位移曲线进行了比较。研究结果表明,有限单元法建立的分析模型较好地模拟了C形密封环的变形特性,计算与试验结果吻合良好;可对C形密封环非线性的载荷—位移曲线进行分段线性化处理;C形密封环的尺寸参数影响其变形特性。

合金覆层厚度对反应堆压力容器用金属C型环密封性能的影响

赋能型金属C型密封环是保障核电站安全运营至关重要的基础部件,其组成部件之一的合金覆层的厚度将会影响C型环的密封性能。在建立C型环三维弹塑性有限元分析模型的基础上,通过实验验证了理论模型的可靠性,详细分析了合金覆层厚度对C型环力学性能和密封性能的影响。结果表明:在同一压缩量下,合金覆层越厚C型环刚度略大但它对回弹特性无明显影响;而合金覆层厚度过小时,塑性应变值较大,不利于C型环的密封;相反,合金覆层厚度越大,接触应力分布也越均匀,但过厚的合金覆层会导致密封面起皱;对于百万千瓦级核反应堆压力容器(RPV)用金属C型密封环,为保证良好的密封效果,工程上宜推荐合金层厚度在0.5 mm^0.7 mm范围内才能确保C型环具备较好的密封性能。

反应堆压力容器“C”形密封环的研制

介绍反应堆压力容器用C形密封环的主要制造工艺和技术关键,以及冷、热态性能试验等。研制的C形环已达到了设计技术要求,并成功地用于制造M310反应堆压力容器的水压试验考核。

核电站石墨密封垫片的试验研究

基于金属与金属接触的密封原理,对核电站用石墨密封垫片的基本参数和主要性能进行了试验研究。研究结果表明,石墨环的密度、容积、压缩厚度等是影响垫片压缩回弹率、应力松弛率和泄漏率的重要因素,并获得了它们之间的相互关系和内在规律。

反应堆压力容器金属O形密封环的研制

对核电站反应堆压力容器用金属O形密封环的主要制造工艺和技术关键以及性能试验等进行了介绍。通过从原材料研制到制造工艺开发,金属O形密封环达到了设计技术要求,并已商用于国内300 MW反应堆压力容器,实现了金属O形密封环的完全国产化。

石墨填料环力学和密封性能试验研究

试验研究不同密度的石墨填料环的轴向力传递特性和压缩回弹性能;结合有限元数值模拟,研究不同密度的石墨填料环的侧压系数;通过试验研究不同密度的双层石墨填料环的密封特性。结果表明:侧压系数随着加载轴向力的增加而增加,密度对侧压系数的影响不明显;轴向力传递率随石墨填料环的密度增大而增大;石墨填料环的压缩率随着密度的增大而减小,回弹率随密度的增大而增大;不同密度的双层石墨填料环在目标轴向压力40 MPa下的泄漏率均低于设定值(1.0×10^(-6)Pa·m^3/s),密度对泄漏率没有明显的影响。