论文部分内容阅读
法兰连接结构由于结构简单,拆卸方便,在石油石化、电力、冶金等行业得到了广泛的应用。法兰连接密封不佳而导致泄漏是承压设备失效的一种重要形式,往往容易引起严重的事故。造成法兰密封结构发生泄漏失效的一个重要原因是安装过程缺乏有效的管理。本文采用有限元模拟的方法对包括石墨层厚度(0.5mm、0.8mm、1.3mm),波齿深度(0.2mm、0.6mm、1.0mm),波齿宽度(1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm)三参数组合的石墨波齿复合垫片进行了分析,并进行了实验验证,结果表明:结构因素影响程度排序为石墨层厚度,波齿深度,波齿宽度;通过对比分析复合垫片的压缩率、回弹率及金属骨架应力分布,得到复合垫片的优化结构参数组合为1.3-0.6(石墨层厚度-波齿深度)。将优化的复合垫片应用于PN100,DN50、DN100、DN200、DN300管法兰连接结构,利用ANSYS软件对四种规格法兰连接结构在星形加载和顺次加载两种方式下的预紧工况进行分析,结果表明:星形加载过程中螺栓力呈“W”形分布,而顺次加载方式下则呈“N”形分布;螺栓间的相互作用随法兰尺寸的增大、螺栓个数的增多而增强,但不随加载螺栓力及加载顺次的变化而变化。通过螺栓间交互作用分析,提出增加遭到削弱螺栓的加载螺栓力的新加载方案,削弱了弹性交互作用。结果表明,在新型加载方案下,五轮加载结束后螺栓获得的螺栓力能达到目标螺栓力的98%以上,较传统ASME PCC-1螺栓拧紧工艺所得结果,螺栓力的比例提高了10%~20%。此外,垫片的接触应力得到了显著的提高。并且螺栓力和垫片应力分布更加均匀。