金属垫片有效密封宽度有限元分析

利用有限元软件ANSYS对不同螺栓载荷下的垫片接触应力分布进行了数值模拟。在此基础上,结合垫片系数m及内压,计算得到垫片有效密封宽度。结果表明,垫片有效密封宽度除受法兰密封面形状和垫片基本宽度影响外,还与法兰刚度和垫片几何尺寸有关;垫片有效密封宽度有限元计算值比GB150-1998规范计算值小。这为螺栓法兰金属垫片的设计与安全评价提供了参考。

螺栓法兰连接中非线性垫片径向应力的解析计算方法

为准确评价螺栓法兰连接结构的紧密性,采用解析方法对螺栓法兰连接中非线垫片沿径向变形量和应力分布进行研究。解析方法计算得到的垫片变形量与应力分布与有限元法计算结果基本一致,但较有限元法计算的稍偏小。分析结果表明,垫片变形量及沿径向的应力分布都是不均匀的,由垫片内径向外径逐渐增大。

缠绕垫片匹配凹凸面法兰接头密封泄漏的讨论

以一台U形管式a型换热器在进行壳程水压试验时管板与壳体法兰凹面间缠绕垫片被压出泄漏为事例,针对选择低公称压力等级的缠绕垫片用在高设计压力的凹凸面法兰接头密封的影响因素,从垫片最小宽度、法兰凹凸密封面尺寸偏差、垫片与法兰装配以及缠绕垫片特性等方面进行了分析,提出了在设计计算法兰时应考虑垫片最小宽度的合理确定并修订完善相关标准的建议。

透镜垫预紧时接触宽度的研究

采用二维Hertz接触理论、ANSYS有限元软件中的线弹性和弹塑性计算方法分别分析了透镜垫在不同预紧力下接触表面受力和变形情况,并试验测量了不同预紧力下透镜垫接触表面的接触宽度。通过与文献及相关标准的接触宽度的计算值进行对比分析,得出的结果表明:透镜垫的实测接触宽度与弹塑性的有限元模拟计算分析方法所得的结果较吻合,也与欧盟压力容器标准EN 13445-3《Unfired Pressure Vessels—Part 3:Design》中的附录G计算公式计算结果较接近。在预紧线载荷较大时,Hertz接触理论和ANSYS有限元软件中的线弹性计算方法所得接触宽度则明显小于实测值;而德国标准DIN 2696—1999《Lenticular Ring Joint Gaskets for Flanged Joints》中算得的透镜垫接触宽度则明显高于实测值。

带八角垫与双楔角环垫的法兰接头密封性能比较

利用ABAQUS有限元软件对带新型双楔角环垫与带八角垫的螺栓法兰接头进行数值模拟分析,对预紧工况和操作工况下的螺栓与法兰应力最大值、密封面接触压力最大值以及有效密封宽度进行分析对比。结果表明:介质内压使带双楔角环垫的法兰应力最大值下降,但法兰与螺栓应力值仍高于带八角垫的法兰、螺栓应力值;法兰公称直径增加,八角垫内、外侧面的有效密封宽度逐渐减小,而双楔角环垫主、从面有效密封宽度有增大的趋势;双楔角环垫特殊的楔形结构使得主、从面接触应力在介质内压作用后下降幅度小于八角垫内、外侧面,因而具有更好的密封性能,特别是对于大法兰公称直径的密封。

第一废热锅炉顶法兰密封结构改进

第一废热锅炉顶封头法兰泄漏是各Kellogg型厂面临的一个大问题。经过计算分析 ,法兰泄漏的主要原因是垫片宽度不够。采取了改进密封结构、核算螺柱拧紧力矩并制定分步紧固程序等一系列措施 。

不锈钢缠绕垫应用建议

压力容器设备服役中,不锈钢(碳钢)石墨(石棉、聚四氟乙烯)缠绕垫的应用比较广泛,介绍了该应用进一步的相关知识,对这种垫片的使用有实用意义。

波齿垫的失效及其防护技术

为了强化垫片结构尺寸在高压大直径法兰螺栓密封防护设计中的主导性,通过波齿垫的5起失效案例和金属垫片安装问题的4个案例分析,指出了垫片宽度存在基于密封面尺寸相对宽或窄的概念,及其对垫片安装的影响,提出了相应的垫片宽度设计技术对策和制造技术要求,建议对设备大直径法兰密封面的平面度提出公差要求,相应增加垫片厚度,以便提高密封可靠性。分析了因波齿垫内外径侧的半波齿所损失的垫片宽度,建议相关标准就波齿垫的基本密封宽度的计算给出指引,以便于工程应用。