發(fā)布時間：2021-08-22 08:23

　　管道法蘭連接系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè),系統(tǒng)主要包括法蘭、墊片、螺栓以及被連接工件,將兩部分管道通過螺栓的預(yù)緊力緊密地連接在一起。但由于系統(tǒng)受外界與內(nèi)在因素的影響,經(jīng)常導(dǎo)致管道法蘭系統(tǒng)密封不良而失效,就會造成管道泄漏的問題,不僅浪費資源、污染環(huán)境、引起較大的經(jīng)濟損失,而且將會導(dǎo)致災(zāi)難性后果與人身傷亡。因此,通過對管道法蘭密封性的數(shù)值分析與研究,進行安全性評價,對工程實際應(yīng)用具有重要意義。文中針對管道法蘭連接系統(tǒng)由于密封性問題引起泄漏的問題,運用ANSYS有限元分析軟件,建立管道法蘭連接系統(tǒng)的數(shù)值模型,從應(yīng)力場與溫度場方面對系統(tǒng)進行分析,研究系統(tǒng)各組件的應(yīng)力與溫度對系統(tǒng)密封性的影響規(guī)律,得出試驗難以得出的數(shù)據(jù),利于指導(dǎo)結(jié)構(gòu)密封性的優(yōu)化設(shè)計。首先,對法蘭連接系統(tǒng)進行了溫度場穩(wěn)態(tài)分布研究,分析表明,系統(tǒng)中管道、墊片、法蘭、緊固組件的溫度變化率呈遞減關(guān)系。然后,建立了熱—結(jié)構(gòu)耦合場模型,對系統(tǒng)各組件的應(yīng)力場進行研究,分析出管道法蘭、墊片及螺栓在三個工況（預(yù)緊、預(yù)緊+內(nèi)壓、預(yù)緊+內(nèi)壓+溫度）下的應(yīng)力分布。而且,文中對管道法蘭系統(tǒng)進行瞬態(tài)溫度場研究,分析了系統(tǒng)啟動時升溫過程與系統(tǒng)停止運行時降溫過程... 

【文章來源】：吉林化工學(xué)院吉林省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

法蘭失效案例Fig1.1Flangefailurecase

?）密封機理與要求法蘭系統(tǒng)密封可分為初始密封與工作密封。初始密封在裝配墊片時完成的，通過對螺栓施加預(yù)緊力來壓緊墊片[13]。初始密封的產(chǎn)生是建立在密封面有足夠大的壓緊力，來使得墊片發(fā)生彈性變形，處于擠壓變形狀態(tài)，改善由于法蘭面不平帶來的密封性能差的狀況[14]，堵塞易發(fā)生泄漏的法蘭界面，來達到初始密封的要求。對墊片施加的預(yù)緊力值取決于墊片本身的材料屬性，而這個預(yù)緊力是螺栓起始的緊固力[15]。使用的法蘭應(yīng)是符合有關(guān)國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，必須具備足夠高的強度與抗偏轉(zhuǎn)或翹曲變形的剛度。法蘭-螺栓-墊片結(jié)構(gòu)見圖1.2所示，放入墊片并擰緊螺栓后，將墊片壓緊在上下法蘭之間[16]。圖1.2普通法蘭連接形式Fig1.2Commonflangeconnectionform

第1章緒論11北京化工大學(xué)的徐鴻和曹寶剛運用ANSYS有限元分析軟件對管法蘭建立三維有限元模型，分析了管法蘭連接系統(tǒng)中各部件的幾何尺寸、材料屬性及載荷大小對法蘭接頭緊密性的影響規(guī)律，為管法蘭的優(yōu)化設(shè)計提供了支撐和參考價值[42]。1.4技術(shù)路線及研究內(nèi)容文中的技術(shù)路線如圖1.3所示。通過建立有限元模型，先進行了溫度場穩(wěn)態(tài)分布研究、熱-結(jié)構(gòu)耦合場模型研究以及系統(tǒng)的緊密性評定，以及瞬態(tài)溫度的變化對管法蘭系統(tǒng)的密封性能影響，將結(jié)構(gòu)場與瞬態(tài)溫度場兩者相互結(jié)合，模擬法蘭接頭的結(jié)構(gòu)（螺栓、墊片）瞬態(tài)熱應(yīng)力隨著時間變化的分布情況。并分析研究了管道密封性能的各種影響因素。圖1.3論文技術(shù)路線Fig1.3Technicalrouteofthesis第一章介紹課題研究的背景及意義，查閱大量文獻，描述了目前管法蘭系統(tǒng)密封穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)密封性的研究方法，對國內(nèi)外研究情況進行歸納總結(jié)，分析法蘭結(jié)構(gòu)密封性的主要影響因素；第二章主要是確定管法蘭系統(tǒng)密封連接結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)與幾何模型，建立系統(tǒng)的3D有限元模型，闡述系統(tǒng)的力學(xué)理論與傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)知識，為后續(xù)系統(tǒng)的應(yīng)力場與溫度場分析打下基矗另外，介紹了系統(tǒng)的力學(xué)理論與傳熱學(xué)理論的基本知識；第三章利用ANSYS有限元分析軟件對法蘭連接系統(tǒng)進行溫度場穩(wěn)態(tài)分布研究、熱-結(jié)構(gòu)耦合場研究以及系統(tǒng)的緊密性評定；第四章利用ANSYS有限元分析軟件，對管法蘭系統(tǒng)進行瞬態(tài)溫度場研究，分析了系統(tǒng)啟動時升溫過程與系統(tǒng)停止運行時降溫過程這兩種不同工況下管法蘭系統(tǒng)的溫度場與應(yīng)力場變化狀態(tài)；以及對壓力恒定不變的條件下研究瞬態(tài)溫度場對螺栓、墊片應(yīng)力的影響；第五章利用ANSYS有限元分析法分析管道密封性能的影響因素，主要從法蘭環(huán)厚

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]海洋油氣管道電偶腐蝕堆焊法蘭解決方案[J]. 王國富.  遼寧化工. 2019(04)
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碩士論文
[1]管法蘭螺栓預(yù)緊力的確定及安全性評定[D]. 郭一帆.蘭州理工大學(xué) 2019
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[3]螺栓法蘭接頭墊片安全密封性能分析[D]. 梁宇翔.蘭州理工大學(xué) 2017
[4]動載荷下螺栓法蘭接頭的密封性能研究[D]. 吳平.華東理工大學(xué) 2016
[5]LNG管線結(jié)構(gòu)分析與密封性研究[D]. 盛威.天津大學(xué) 2016
[6]高溫法蘭連接系統(tǒng)的緊密性及評價方法研究[D]. 王明伍.武漢工程大學(xué) 2015
[7]金屬與金屬接觸型法蘭接頭預(yù)緊方法及密封性能研究[D]. 劉雁.華東理工大學(xué) 2014
[8]高溫下承受外彎矩的法蘭接頭完整性分析[D]. 盛濤濤.華東理工大學(xué) 2014
[9]螺栓法蘭接頭完整性和密封性影響因素分析[D]. 張志明.華東理工大學(xué) 2013
[10]基于蠕變的高溫法蘭強度與密封分析[D]. 盧均臣.華東理工大學(xué) 2012



本文編號：3357383