真空腔体的螺栓法兰接头自动预紧工艺仿真

螺栓法兰接头密封的优劣直接决定了真空腔体的真空漏率的好坏。利用ANSYS Workbench仿真分析了密封圈的压缩回弹过程,获得了密封圈在受力方向上的形变与应力的数据,进而模拟分析了螺栓法兰接头对角螺栓同步8级预紧的过程,并对其预紧工艺进行了优化。仿真结果显示:在弹性变形阶段,密封圈的形变与应力之间显现线性关系;在塑性变形阶段,两者之间的关系显现非线性;在弹性回复阶段,随着密封圈形变的减小,应力先降低后升高,展现出一定的非线性特征。8级预紧工艺中前4级采用顺序预紧、后4级采用顺序与间隔交替预紧得出的螺栓残余预紧力一致性最高;在第8级预紧过程中应用变载荷能显著提高螺栓残余预紧力的一致性,从而提升了螺栓法兰接头的密封效果。

煤化工装置法兰接头密封泄漏评估管理系统研发

煤化工装置中螺栓法兰接头的泄漏问题一直是安全和环保管理的关键挑战。为解决此问题,文中设计并开发了涵盖了数据收集管理、密封泄露检测及修复、LEC泄漏风险评估及统计分析等功能的评估管理系统。通过该系统,可以实时监测密封泄漏、进行数据分析评估,并采用LEC评价法进行风险评估。系统业务模块面向不同管理层级的需求,有助于提高煤化工装置法兰接头密封泄漏评估管理的科学性和效率。系统致力于提高装置的密封性能、降低泄漏风险、合理配置检维修资源,从而实现装置的长周期运行。

螺栓法兰接头安全密封技术(二)——基于控制泄漏率的垫片应力及其试验方法

建立以控制泄漏率为目标的法兰设计方法,以及相应的垫片系数和试验方法成为密封设计和研究的主要方向。在介绍和比较ASME、PVRC、EN和JIS垫片系数和试验方法的基础上,分析了垫片应力、垫片系数和密封准则的相互关系,从而为确定基于容许泄漏率的目标垫片应力提供计算依据。

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。

基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的垫片应力分析

建立了三维参数化弹塑性有限元模型,对DN600 CLASS300金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头进行了结构以及热-结构耦合分析,研究了预紧力、内压、温度、螺栓和法兰蠕变对垫片应力的影响。结果表明,当法兰密封面与垫片外环接触后,垫片平均应力基本不变,内压对垫片应力影响较小,垫片应力随温度升高而减小,螺栓和法兰蠕变过程中,垫片应力先增大后减小。

从ICPVT-9看世界压力容器技术发展现状与趋势(三)——螺栓法兰接头和密封垫片

四年一次的国际压力容器技术会议是检阅世界压力容器技术新成就和了解世界压力容器技术发展趋势的好机会 ,也是加强压力容器技术国际交流与合作 ,促进我国压力容器技术发展的好机会。ICPVT— 9论文集分下下两册 ,涵盖了设计、材料、制造、试验、在线监测和危险性评估等与压力容器技术有关的各个方面。本文是在分析这些论文的基础上对世界压力容器技术发展现状与趋势的一个简要介绍 ,将以连载形式刊登。本部分介绍螺栓法兰接头和密封垫片。

关于螺栓法兰垫片连接接头密封性能研究概述

螺栓法兰垫片接头是压力容器中常用的静密封连接形式。工程上常常采用泄漏率来表征其紧密性。本文从螺栓法兰垫片接头的泄漏率计算模型、密封泄漏失效预测模型和影响螺栓法兰垫片系统的关键因素对其密封性能进行文献综述,为螺栓法兰连接结构设计与泄漏率控制提供参考。

基于FMEA的在用螺栓法兰接头可靠性维护方法研究

在用螺栓法兰接头泄漏一直是困扰石化装置安全稳定运行的问题,造成螺栓法兰接头泄漏的因素较多且相互作用,当前方法无法满足维护需求。本文基于故障模式及影响分析(FMEA)方法,研究制定了在用螺栓法兰接头可靠性维护方法,给出了在用螺栓法兰接头常见潜在的损伤模式。通过某蒸汽管道法兰接头的FMEA分析工作,详解了该方法的应用过程。通过实施基于FMEA的可靠性维护方法,依据螺栓法兰接头的损伤模式制定针对性的检维修措施,可以提高维护可靠度并合理配置维护资源。

金属平垫片螺栓法兰接头泄漏预测的可行性研究

螺栓法兰结构在服役过程中,不可避免的受到载荷和温度波动的影响,引起垫片应力发生变化,进而引起泄漏。因此,预测法兰接头的泄漏对于保障正常运行至关重要。运用ABAQUS有限元软件,建立了螺栓法兰结构的三维有限元模型,模拟了法兰结构的预紧-加载过程,基于泄漏率的概念,采用平均应力法计算垫片应力,分析了垫片应力和螺栓力分布及变化规律。研究结果表明,垫片应力同螺栓中应力存在单调对应关系,即可以测量螺栓中应力预测螺栓法兰结构的泄漏问题,以减少工程中螺栓法兰结构的泄漏问题。

不均匀预紧对螺栓法兰垫片接头密封性能的影响

测量了柔性石墨-不锈钢金属缠绕垫片的非线性压缩-回弹曲线,建立了螺栓法兰垫片接头整体结构有限元模型,采用泄漏率来表征其密封性能,分析了螺栓不均匀预紧对接头密封性能的影响。结果表明:个别螺栓欠预紧会导致密封泄漏率增加;欠预紧程度越大,欠预紧螺栓数目越多,螺栓间越互相靠近,则泄漏率越大,且泄漏位置出现在欠预紧螺栓区域;个别螺栓超预紧时,泄漏率不降反略有增加,泄漏位置出现在超预紧螺栓对侧区域。

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(五)——安装

决定螺栓法兰接头安全密封有三个关键因素:零件质量、法兰设计和安装。法兰安装的核心问题是合理确定和控制安装(目标)螺栓载荷,而安装方法是后一问题的关键。安装人员资质、紧固螺栓工具、法兰密封面和组对质量、拧紧螺栓方式和步骤等最终决定目标螺栓载荷是否确定、均匀、足量地施加在法兰接头上,从而有效地控制法兰接头的泄漏。

圆管结构螺栓法兰接头强度分析

本文对各种圆管结构与压力容器的螺栓法兰接头的计算方法进行了分析,指出了这些方法中所存在的问题。文中推导出一般情况下圆形螺栓法兰接头的弹性解,这一解可被应用于不同类型的接头上。利用这一解可以求出管与法兰之间的相互作用力以及管与法兰中的最大应力。文中以一个圆管结构中的螺栓法兰接头作为实例进行了分析,并与有限单元法计算結果进行了比较。

安装工况对NiTi合金垫片螺栓法兰连接接头密封性能的影响

NiTi合金具有优异的形状记忆效应和超弹性效应,是制备新一代金属密封垫片的理想材料。采用有限元分析软件ABAQUS研究了安装工况对法兰密封连接接头密封性能的影响,并将计算结果和20#钢金属垫片作对比。结果表明:与仅考虑NiTi合金超弹性效应相比,考虑NiTi合金形状记忆效应,可使垫片接触应力提高17.4%;在介质内压、端部载荷作用下,NiTi合金垫片接触应力降低了5%,20#钢金属垫片降低了9%。说明NiTi合金作为密封垫片,在Ms温度下安装,Af温度以上使用的条件下,其密封性能要优于20#钢垫片,可有效的提高法兰螺栓连接接头的密封性能。

钢带缠绕增强复合管螺栓法兰式接头密封性能分析

分析了钢带缠绕增强复合管螺栓法兰接头的密封性能并确定了其密封性能的判定准则。通过分析接头在预紧及加载荷载条件下密封圈的应变、Mises应力和表面接触应力的变化,证明了预紧后八角环形金属密封圈与凹槽接触面上出现的应力集中现象,针对该情形重新选型换用金属透镜密封圈后应力集中现象得到缓解,密封性能有较大提升。基于提出的密封性能的判定准则,模拟了接头在内、外压荷载下的密封性能测试流程,证明在正常工况下接头连接满足密封要求。

考虑垫片时滞效应的管板-法兰-垫片-螺栓连接系统三维有限元分析——预紧工况和加压工况下密封垫片的压紧应力分析

本文从整体性观点出发,考虑垫片的非线性性质和应力-应变时滞效应,用大型有限元软件ANSYS建立了U形管换热器中等效管板和法兰垫片螺栓连接系统的三维有限元模型,并作为研究报告的第一部分,着重分析了预紧和加压两种工况下垫片材料的非线性与时滞效应、不同的管壳程压差以及不同的螺栓预紧力和不同的螺栓尺寸等因素对法兰接头紧密性(垫片压紧应力的大小和分布状况)的影响;在下一部分中将讨论上述各种因素对法兰接头强度的影响。

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。

“U”形管换热器中管板-法兰-垫片-螺栓连接系统的非线性有限元分析

从整体性观点出发,考虑垫片的非线性性质和应力-应变时滞效应,用大型有限元软件ANSYS建立了“U”形管换热器中等效管板和法兰垫片螺栓连接系统的非线性三维有限元模型,并且考虑垫片的非线性与时滞效应,着重分析了预紧和加压两种工况下垫片材料的时滞效应、不同的管壳程压差以及不同的螺栓预紧力和不同的螺栓尺寸等因素对法兰接头紧密性的影响。

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。

金属平垫片螺栓法兰接头应力分析

采用平均应力法对金属平垫片应力分布进行研究,运用有限元软件,建立了螺栓法兰结构的三维有限元模型,模拟了法兰结构的预紧-加载过程,分析了垫片应力和螺栓力分布及变化规律,以垫片的泄漏承载能力为指标,分析了垫片应力同螺栓力的关系,给出了金属平垫片应力同螺栓里的关系模型,对于保障金属平垫片螺栓法兰接头的正常运行具有重要的指导作用。