法兰连接系统中密封垫片的失效分析及选用

主要论述垫片密封机理,影响密封垫片失效的原因以及垫片选用原则,得出了工程上选用垫片的三个重要依据。     

金属垫片密封连接的泄漏率计算

金属垫片密封是压力容器和管道中常见的连接型式,其失效极少是因强度不足引起的,泄漏是连接系统失效的主要原因。在金属垫片泄漏模型基础上,考虑垫片接触应力分布不均匀对泄漏通道的影响,推导了变截面泄漏通道的泄漏率计算公式,此公式将泄漏率、垫片接触应力、介质压力和密封表面分形参数联系在一起,因而使以最大允许泄漏率为准则的金属垫片密封连接设计以及紧密性评价成为可能。     

螺栓法兰接头安全密封技术(四)——垫片应力

虽然垫片成本相对较低,但在保证法兰接头的密封性能、控制泄漏方面却起着关键的作用。当法兰接头发生泄漏时,人们往往容易归因于垫片,其中固然有垫片本身的原因,但更多的是法兰连接系统的设计或安装使用中存在的问题,最终通过垫片密封失效的形式表现了出来。在法兰接头安装后到投入使用,垫片应力受到众多因素的影响而发生改变直至减小。当垫片应力降低到低于设计密封要求时,将导致法兰接头的密封失效、发生泄漏。分析了影响垫片应力的因素及其原因,提出从螺栓预紧后直至维持长期运行过程中,垫片应力经历了一个逐渐衰减的过程。要弥补或减小这样的影响,维持法兰接头的密封状态,在垫片和螺栓许用强度范围内,安装垫片应力应尽可能大,即安装螺栓载荷应足够大。     

垫片尺寸对碳纤维复合材料螺栓连接单搭接挤压强度影响研究

针对碳纤维复合材料单搭接螺栓连接结构,研究不同垫片外径对螺栓连接的挤压强度及损伤的影响,并仿真分析其失效模式。发现在单搭接螺栓连接结构中,加入垫片可以提高连接的挤压强度,且强度随着垫片外径尺寸的增加而增加。当垫片外径从11.8 mm逐渐增加到13.8 mm、15.8 mm和17.8 mm时,挤压强度分别在前一基础上提升了5.76%、5.87%和2.4%。试验结果表明垫片外径增加到一定程度时,挤压强度的增强效应开始减弱,但对失效模式并没有影响,仍为挤压失效模式。在Abaqus有限元软件中建立碳纤维复合材料单搭接螺栓连接三维有限元模型,引入含拉伸分层损伤、压缩分层损伤的三维Hashin准则和改进了的Tan、Tserpes材料刚度退化模型,仿真得到的载荷-位移曲线和失效模式与试验结果相吻合。     

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。     

长颈法兰偏转角的解析算法

螺栓法兰连接是石油、化工、核能、电力等部门压力容器和管道广泛采用的一种连接形式,其密封连接是否可靠直接关系到生产装置的安全运行和现场操作人员的安危。其失效极少是因强度不足引起的,泄漏是连接系统失效的主要原因。在真实螺栓法兰连接结构中,螺栓载荷和内压的作用使法兰发生偏转,法兰偏转引起垫片接触应力分布不均匀,垫片的局部接触应力对螺栓法兰连接结构密封性能的影响较垫片的平均压紧应力更大。文章在Warters法的基础上,考虑了操作压力的影响,对法兰变形进行理论分析,推导了法兰偏转角的计算公式,这为垫片接触应力分布的解析计算研究奠定基础。     

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。     

基于蠕变的高温法兰连接系统寿命预测方法

长期工作在高温下的法兰连接系统 ,由于密封垫片和螺栓的蠕变松弛 ,使得垫片上的残余压紧应力逐渐减小 ,并最终导致连接系统的泄漏失效。在考虑垫片和螺栓蠕变的基础上 ,对连接系统进行变形协调分析 ,建立了高温下法兰连接系统的变形协调方程 ;进而导出了垫片残余应力与时间的关系式 ,即变形协调率型方程 ;根据紧密性概念 ,以最大允许泄漏率为失效准则 ,提出了高温法兰连接系统的寿命预测方法     

法兰不锈钢垫片开裂的失效分析

通过化学成分分析、金相检查和断口分析等手段,对一法兰不锈钢垫片的开裂进行了失效分析。实验测试和数据分析表明,该垫片开裂的主要原因为氯离子引起的应力腐蚀开裂。     

法兰连接结构中密封垫片的特性与选用

法兰密封连接是过程工业装置中最常见的可拆连接形式,为保证法兰连接良好的密封性能及长久的使用寿命,对垫片材料特性的了解以及对垫片的合理选用具有重要意义。本文介绍了法兰密封连接中垫片的密封机理,分析了界面泄漏与渗透泄漏两种失效形式。讨论了常用垫片的分类、材料特性及适用范围,提出了密封垫片的选型准则。     

聚丙烯腈浆粕增强无石棉橡胶密封板的研制

以上海兰邦公司生产的高度原纤化聚丙烯腈浆粕为增强及高效微粒捕获组分，取代石棉及芳纶浆粕，开发研制了一种新型无石棉橡胶密封板，并对其进行了系统的性能测试分析。结果表明，聚丙烯腈浆粕增强的无石棉橡胶密封板具有优异的综合性能，在绝大多数工况下，可取代石棉及芳纶浆粕增强橡胶密封板。     

非金属密封垫片应力场的数值模拟

为研究聚四氟乙烯密封垫片的应力分布规律,根据有限元理论,建立了管法兰连接有限元模型。研究了垫片在预紧状态和工作状态下的Von Mises应力和接触应力分布,分析了管道内流体压力、螺栓预紧力和垫片材料弹性模量对其应力值和应力分布的影响。结果发现:垫片在工作状态下的Von Mises应力大于其在预紧状态;流体压力越大,垫片和Von Mises应力越大,但是其有效接触宽度越小;螺栓的预紧力越大,垫片的Von Mises应力和接触应力越大;垫片材料的弹性模量值对垫片接触应力值的影响较小。     

焦化加热炉回弯头泄漏原因分析及解决措施

某石化厂延迟焦化装置加热炉可拆堵头式回弯头经常发生泄漏。泄漏的原因主要是密封面间隙变化，包括垫片的损伤、堵头与弯头配合不良、预紧比压不足，以及操作波动等造成的。文章根据泄漏的原因有针对性地提出了解决措施，取消堵头与回弯头之间的垫片、密封面之间充分紧密的配合、采取适当的密封比压，以及保证日常操作平稳等，这些措施取得了较好的效果。     

石油化工装置法兰密封垫片探讨

分析了垫片的密封机理,从垫片的性能、法兰密封面形式及刚度、螺栓预紧力、安装误差、操作条件等方面讨论了影响垫片密封的因素。对比了目前实用较为广泛的非金属垫片、半金属垫片和金属垫片三种不同类型垫片的结构形式和密封性能,并对每种垫片的具体实用类型从结构到操作条件进行了对比分析,归纳了一般情况下密封垫片的选型方法和正确的安装方法。     

非石棉密封垫片及其在石油化工工程中的应用

由于石棉粉尘对人类健康的危害,世界上许多国家研究开发了各种非石棉产品,以期逐步限制或全面禁止含石棉类产品的使用。但是,在石油化工设备和管道系统连接中广泛使用的含石棉密封垫片,由于石棉密封垫片的用途多样,装置特点以及代用价格等因素,完全非石棉化替代上尚存在困难。目前大多数国家也将此类密封垫片划在禁用范围之外。本文对非石棉密封垫片代替含石棉密封垫片的使用、国内外发展动向以及在石油化工工程中的应用进行一些探讨。     

螺栓法兰接头安全密封技术（--）——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。     

Leckageraten von Dichtungen für Flanschverbindungen: Einflußgrößen,Anforderungen, meßtechnische Erfassung und leckageratenbezogene Dichtungskennwerte

Flow theories can help in determining the fundamental interrelationships between the leak rate of gaskets for flange connections and the relevant influencing parameters. The basic rule for the transfer of results obtained for special boundary conditions to other conditions can be derived. In this way the effort involved in gasket testing can be reduced. This paper gives the interrelations between the leak rate of gaskets on the one hand and the internal pressure, the temperature, the medium, and the gasket thickness on the other and discusses them with aid of measured results. The effect of the gasket stress and thickness can be determined only of experimental investigations. Furthermore, the requirements placed on gaskets, the leak rate related gasket characteristics defined in various standards and the measuring techniques for their determination are discussed.     

对位芳纶浆粕在密封制品中的应用

介绍了对位芳纶浆粕的发展现状及其无石棉垫片的基本特性,通过应用实例表明泰普龙浆粕能满足无石棉垫片技术和市场的需求。指出随着石棉的禁用和限制以及国产对位芳纶生产质量与规模的快速发展,国产芳纶浆粕将有实质性突破,从而促进国产无石棉垫片的研究与生产。