V形、W形不锈钢柔性石墨缠绕垫片的结构研究

通过理论分析 ,设计了V形和W形金属缠绕垫片 。

V形结构金属石墨缠绕垫片的性能优化研究

通过合理的结构设计，对内外环V形金属石墨缠绕垫片的压缩回弹和密封性能进行优化试验研究，找出性能最佳的结构与工艺参数。并通过改变参数进行试验，找出参数对其性能影响的规律性。结果表明：钢带的角度、径向压紧力、切向拉紧力对缠绕垫片的性能有直接的影响，且前两者对垫片性能有显著的影响；在其它条件一定时，随着径向压紧力的增大，回弹率增大，泄漏率降低，压缩率降低；角度为95．9°和80．9°的垫片分别在60-70 MPa、50—60 MPa之间基本上都发生屈服，且有明显的屈服平台；钢带角度111．6°、钢带切向力14．7N、垫片径向力0．3 MPa组合和钢带角度95．9°、钢带切向力14．7N、垫片径向力0．25 MPa组合的垫片性能已远远高出国标的要求，且无论是从外观质量还是内在性能均达到国际先进水平。

柔性石墨缠绕垫片与柔性石墨金属齿形垫片密封影响因素正交试验及模拟对比

采用正交试验设计和有限元模拟方法,研究螺栓预紧力、压力和温度对柔性石墨缠绕垫片与柔性石墨金属齿形垫片密封性能的影响,研究对比两种垫片所使用螺栓预紧力范围大小。结果表明:与柔性石墨缠绕垫片相比,柔性石墨金属齿形垫片可在更大的螺栓预紧力范围下使用,降低了螺栓安装难度。研究对比两种垫片在高温压力波动工况下,应力和变形的变化趋势,结果表明:相比柔性石墨缠绕垫片,柔性石墨金属齿形垫片更适用于压力波动工况,而柔性石墨缠绕垫片更适用于温度较苛刻工况。

膨胀石墨缠绕垫片常温密封性能分析

采用ANSYS商用有限元分析软件,对常温条件下受内压的螺栓法兰连接膨胀石墨缠绕垫片进行了应力分析,并根据多孔介质模型的泄漏率方程计算出膨胀石墨缠绕垫片在常温条件下的泄漏率。运用有限元计算模型对不同带宽的膨胀石墨缠绕垫片进行了不同条件下的数值模拟,模拟结果与实验结果较好地吻合。模拟结果给出了常温条件下介质内压、螺栓预拉伸力和填料带宽对螺栓法兰连接膨胀石墨缠绕垫片泄漏率的影响。

金属石墨缠绕垫片分级制造工艺参数研究

采用正交试验方法研究了金属石墨缠绕垫片结构和工艺参数对垫片力学及密封性能的影响。石墨缠绕垫片的缠绕顶紧力和石墨带厚度是影响垫片力学性能的主要参数 ,可采用这两个参数作为研究缠绕垫片分级制造技术的主要参数。

金属石墨缠绕垫片蠕变对法兰接头密封性能的影响

法兰接头在高温环境中工作时,接头各个部件的蠕变松弛会加剧,然而在法兰接头的研究中,大多没有考虑垫片的蠕变松弛。以金属石墨缠绕垫片为例,在不同温度及不同初始密封比压情况下进行蠕变松弛性能试验;将试验结果进行拟合得到垫片蠕变松弛性能计算公式,将其代入法兰接头变形协调方程中,计算得到接头蠕变2年的螺栓力随时间的变化情况。使用ANSYS软件建立法兰接头有限元模型,并计算不同部件蠕变2年所造成的螺栓力的松弛情况。理论计算结果与有限元计算结果相近,表明建立的理论模型可用于接头螺栓力松弛的评估。研究结果表明:初始密封比压相同时,温度越大则垫片的蠕变量越大,温度相同时,初始密封比压越大则垫片的蠕变量越大;垫片蠕变对法兰接头有显著影响,在一些情况下仅垫片蠕变就能使螺栓力下降40%,因此垫片蠕变对法兰接头的影响不能忽略。

W形柔性石墨金属缠绕垫片压缩—回弹性能试验与优化研究

通过使用不同宽度平钢带设计出3种W形柔性石墨金属缠绕垫片,在不同缠绕压紧力和拉紧力下,对304钢内外环柔性石墨缠绕垫片进行三因子三水平压缩—回弹性能优化试验研究,从而找出显著影响该结构垫片的重要参数及其对性能的影响规律,找出性能最佳参数组合。

W形柔性石墨不锈钢缠绕垫片密封性能优化试验研究

在力学分析的基础上,对宽度为5.5、6.0、6.5mm、材料为06Cr18Ni10的3种平钢带进行W形设计,然后通过性能优化试验,对标准4.5mm厚的W形柔性石墨不锈钢缠绕垫片进行密封性能研究,从而找出结构、工艺参数对密封性能的影响规律和最佳性能参数组合,开发出高密封性能的产品。

柔性石墨金属W形缠绕垫片密封性能优化研究

在力学分析基础上,对5.5 mm、6.0 mm、6.5 mm的、材质为06Cr18Ni10的3种平钢带进行W形设计,然后通过性能优化试验,对标准4.5 mm厚度的W形柔性石墨不锈钢缠绕垫片进行密封性能研究,从而找出结构和工艺参数对密封性能的影响规律和最佳性能参数组合,开发出高密封性能的产品。

高性能纯石墨缠绕垫的研制及回弹性能研究

在剖析法国LATTY公司的LATTYgraf REFLEX石墨密封垫片的基础上,设计一种高性能纯石墨缠绕垫片。研究该垫片的结构和制造工艺,对试制出的垫片进行性能测试,并以回弹率作为性能优化指标,对垫片结构参数进行优化,获得了性能优异的纯石墨缠绕密封垫片。

法兰-螺栓-垫片系统高温热紧流程优化

采用柔性石墨金属缠绕垫片的法兰结构在升温过程中密封性能会下降甚至出现泄漏,采用恰当的热紧操作能显著弥补垫片应力的损失。采用有限元数值模拟方法,对DN200mm法兰系统高温热紧时不同热紧流程下垫片应力的变化进行了分析,建立了热分析模型及结构分析模型,并对热-结构耦合场分析进行了计算。模拟结果表明,高温下采用柔性石墨缠绕垫片的法兰结构热紧力数值选择为初始预紧载荷的1.25倍,且每次热紧操作选择两轮顺次紧固螺栓的方法,能够满足在达到足量且均匀垫片应力的同时,使得密封性能也得以提高。

附加载荷作用下螺栓法兰连接的强度和紧密性分析

运用三维有限元方法模拟了垫片的非线性特性,分析了附加载荷对螺栓法兰连接结构的强度和紧密性的影响,确定了连接系统的紧密性、附加载荷和垫片残余压紧应力三者之间的关系。分析结果表明,附加弯矩对螺栓法兰连接结构的紧密性有较大影响。

基于泄漏率的法兰密封结构垫片参数试验研究

对于压力容器的法兰密封结构而言,预紧比压y和垫片系数m是其设计时依据的两个重要垫片参数,现行压力容器设计规范ASME Ⅷ卷中给出的y和m取值是经验值,且未能与泄漏率关联。对现有基于泄漏率的垫片参数标准试验方法进行分析,指出了其存在的不足之处,开展了石墨缠绕垫片在不同介质压力、不同加卸载循环下的密封性能试验,提出了一种更加贴合工程实际的垫片参数y和m的试验方法。通过对不同垫片初始表面应力下泄漏率与垫片系数m之间关系的拟合,得到满足不同紧密度等级所要求的y和m值,并对y和m取值进行优化使其更加方便工程应用。新的垫片参数试验方法考虑了y和m之间的关联关系,可更加准确全面地反应垫片特性,为开展基于泄漏率的法兰密封结构设计,降低石化装置泄漏率提供支持。