法蘭連接緊密性研究是研究壓力容器、管道完整性的關鍵內容,其中墊片是重要的密封元件,其性能可直接影響法蘭連接的緊密性。因此深入研究基于非線性墊片本構的法蘭連接緊密性有著重要的意義�？紤]墊片的非線性壓縮回彈性能,研究在非線性螺栓預緊力作用下,墊片壓緊力和法蘭偏轉角的分布特點,對法蘭連接進行緊密性研究。分別建立螺栓預緊力和工作壓力的對應關系,以及螺栓預緊力和墊片應力的對應關系,可以找到一個螺栓預緊力的安全密封范圍[max{_bS~A,_bS~B},_bS~C],當操作條件改變時,螺栓預緊力的有效密封范圍會有所不同。研究結果表明,墊片的非線性壓縮回彈性能影響法蘭連接的緊密性�；诜ㄌm連接變形協(xié)調理論,研究在高溫條件下法蘭連接的蠕變規(guī)律,理論推導法蘭連接中各元件的蠕變方程,并對墊片蠕變做循環(huán)計算,討論螺栓力、墊片力、墊片壓縮量和墊片蠕變位移隨時間的蠕變規(guī)律,由于在運行狀態(tài)下滿足墊片密封的最小墊片壓縮應力為mp(4.05 MPa),當蠕變率穩(wěn)定時,墊片的最小壓緊應力為44.8869MPa,滿足規(guī)定的緊密性要求。由于螺栓在高溫熱脹后會造成預緊力喪失,因此需對螺栓施加熱態(tài)緊固操作,并再次對法蘭連接進行蠕變循環(huán)計算,與第一次蠕變結果進行比較后,可以看出熱緊操作可以補償螺栓應力和墊片應力的損失。引入泄漏率的概念,基于PVRC設計方法和ASME標準,提出了一種特殊的法蘭密封性評估方法。由墊片的基本密封特性方程可計算得到不同工作條件下法蘭連接的泄漏率,由此可判斷該系統(tǒng)是否滿足規(guī)定的緊密性。另外,同一墊片在不同工作壓力條件下得到的滿足要求緊密度等級的最小墊片應力是不同的,以柔性石墨金屬波紋墊片滿足_2T緊密度等級下為例,室溫下取不同工作壓力分別為1.35MPa、3.5MPa、5.5MPa、6.3MPa時,對應的最小墊片應力分別為3.571MPa、5.668Mpa、6.730Mpa、7.374MPa,由變形協(xié)調方程,將計算所得的殘余墊片壓緊應力與最小墊片應力進行比較,從而可以判定該法蘭連接是否達到規(guī)定條件下的緊密度要求。
【學位單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH136
【部分圖文】：

基本組成結構如圖 1-1 所示，主要由三個元件組、法蘭和墊片。連接在工作狀況下，不僅要滿足剛度的要求還要滿足密栓壓緊力通過法蘭從而壓緊墊片，此時墊片表面所產生補接觸法蘭與墊片接觸表面間的微觀不平度，此時法蘭質的泄漏而保證有效密封。此外由于墊片具有非線性壓此在法蘭連接系統(tǒng)中其結構及材料具有非線性，在初始壓緊力壓緊墊片使其產生塑性變形，此時墊片因受力變；當法蘭連接在工況下，作用在法蘭和墊片之間密封表力隨著螺栓在介質壓力的作用下被拉長而減小，由于螺況的穩(wěn)定而不再被拉長，此時墊片處于正常密封狀態(tài)，統(tǒng)的狀態(tài)也相對穩(wěn)定[7]。

圖2-2 RPL50高溫電子蠕變疲勞測試機子蠕變疲勞試驗機的功能非常完善，主要用拉壓過零低周疲勞和動態(tài)蠕變疲勞及拉伸蠕長時力學性能試驗。在進行壓縮回彈試驗中的墊片，該試驗機可設置不同的試驗參數，施加不同的加載速率、試驗溫度及試驗載荷片位移及應力變化進行實時監(jiān)測及紀錄。該1。功能特點有：變試驗，松弛試驗和持久試驗可以在高溫壓過零試驗，低周疲勞試驗和蠕變疲勞試驗過程為拉拉式或拉壓式，采用過零無間隙機

400 18.02 45.93 4.1322.4.2 試驗結果及分析圖2-3 為柔性石墨金屬波紋墊片在加載速率為0.5MPa·s-1不同試驗溫度下的墊片壓縮回彈曲線，即第一個加卸載循環(huán)中墊片變形量與墊片應力的曲線，由圖可知，在同一加載速率下， 隨著溫度的升高，柔性石墨金屬波紋墊片在最大載荷下的壓縮變形越大，溫度越高，壓縮曲線越平坦，而回彈曲線越陡。在常溫下，墊片加載至最大總載荷時的最大變形量為 0.762mm，由試驗數據計算其在壓縮階段的壓縮率為 C=75.331%，彈性模量 E=8.890MPa/mm
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