發(fā)布時(shí)間：2020-11-23 20:13

　　 金屬透鏡墊密封有效接觸面積小,可以獲得較高的接觸應(yīng)力,容易實(shí)現(xiàn)高壓密封,因此被廣泛的使用在高壓管道連接中。然而在使用過程中除了承受介質(zhì)內(nèi)壓和螺栓載荷作用外,還經(jīng)常有來自管路系統(tǒng)中由熱變形產(chǎn)生的外彎矩載荷的作用,造成螺栓管道法蘭連接結(jié)構(gòu)的泄露失效。本文在考慮內(nèi)壓和螺栓預(yù)緊載荷的基礎(chǔ)上,研究了外彎矩作用下的螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)力學(xué)行為,建立了外彎矩作用下金屬透鏡墊理論分析的簡化方法,為研究外彎矩作用下透鏡墊螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)的密封性能提供了參考。本文的主要工作和研究結(jié)果如下:對外彎矩通過兩相鄰螺栓對稱面的透鏡墊法蘭連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,利用壓降法測量在不同預(yù)緊力下,隨外彎矩變化共計(jì)14種工況下金屬透鏡墊法蘭連接結(jié)構(gòu)泄漏率變化情況。通過在各個(gè)螺栓光桿部分黏貼2個(gè)180°間隔的應(yīng)變計(jì)的方法測量了螺栓在預(yù)緊、加壓和外彎矩全過程應(yīng)變變化情況;同時(shí)建立了與試驗(yàn)相對應(yīng)的三維有限元模型,對各個(gè)工況下金屬透鏡墊法蘭連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算;最后通過理論推導(dǎo)建立了外彎矩作用下金屬透鏡墊理論分析的簡化方法。對比分析實(shí)驗(yàn)、有限元模擬計(jì)算和理論推導(dǎo)下各個(gè)工況的螺栓載荷變化,結(jié)果基本吻合。由外彎矩作用下金屬透鏡墊法蘭連接結(jié)構(gòu)的密封性能實(shí)驗(yàn)可知,金屬透鏡墊周向上壓痕呈現(xiàn)明顯分布不均現(xiàn)象,在“受壓”側(cè)壓痕寬度較寬,在“受拉”側(cè)壓痕寬度較窄;泄漏率L_R與外彎矩M的關(guān)系為非線性關(guān)系,呈現(xiàn)兩段式變化趨勢,當(dāng)預(yù)緊力大小分別為230kN或240kN、內(nèi)壓為2.0MPa,對于DN50的金屬透鏡墊螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu),當(dāng)M3.5kN·m時(shí),泄漏率隨外彎矩的增大呈現(xiàn)出平穩(wěn)上升的趨勢,當(dāng)外彎矩M3.5kN·m時(shí),泄露率增長的速率明顯增大。考察了外彎矩對墊片接觸應(yīng)力分布的影響,結(jié)果表明:外彎矩作用前墊片接觸應(yīng)力在圓周方向均勻分布在金屬透鏡墊的一個(gè)狹長帶上,隨著外彎矩的增大,金屬透鏡墊墊片接觸應(yīng)力在圓周上呈現(xiàn)分布不均勻變化,而且這種分布不均的趨勢隨著外彎矩的增大越來越顯著。透鏡墊接觸應(yīng)力在接觸寬度中心區(qū)域最大,沿兩側(cè)逐漸減小,直至為零,在密封接觸區(qū)域墊片接觸應(yīng)力沿徑向分布并不均勻,透鏡墊外徑方向接觸應(yīng)力分布區(qū)域大于內(nèi)徑方向接觸應(yīng)力分布區(qū)域。
【學(xué)位單位】：
【部分圖文】：

與接管錐形密封面相接觸，初始狀錐形密封面之間相互接觸擠壓發(fā)生彈作狀態(tài)時(shí)，在內(nèi)部壓力作用下密封接可減少因密封接觸面偏轉(zhuǎn)引起的接觸優(yōu)點(diǎn)，可以減少有效壓力區(qū)[2]。透鏡少管道內(nèi)高壓流體所產(chǎn)生的軸向端部需要的預(yù)緊載荷。透鏡墊除了由預(yù)緊鏡墊內(nèi)壁面的自緊載荷[4]。因此，金肥等高壓管線及相關(guān)裝置中[5]。近些屬透鏡墊的套筒連接結(jié)構(gòu)為解決深海鏡墊密封結(jié)構(gòu)。

試驗(yàn)裝置簡圖

10圖 2-2 試驗(yàn)實(shí)物圖2.2.1 均勻加載系統(tǒng)均勻加載系統(tǒng)給試驗(yàn)裝置提供的軸向壓緊力由 Instron 8850 試驗(yàn)機(jī)施加，Instron 8850試驗(yàn)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表 2-1 所示；
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2894807