【摘要】： 螺栓法蘭連接是石油化工設(shè)備和管道中應(yīng)用最為廣泛的密封形式�，F(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展對連接系統(tǒng)的密封性能提出了越來越高的要求,提高高溫連接的緊密性已成為當(dāng)前過程工業(yè)中亟待解決的課題。在連接系統(tǒng)中引入彈性墊圈,補償高溫工況下墊片、螺栓及法蘭的蠕變松弛,是提高連接緊密性的有效方法。本文以高溫螺栓法蘭連接系統(tǒng)緊密性分析方法為基礎(chǔ),系統(tǒng)研究彈性墊圈的設(shè)計、制造技術(shù),建立了高溫法蘭連接用彈性墊圈的優(yōu)化設(shè)計方法,為解決高參數(shù)、危險介質(zhì)密封連接的泄漏問題提供借鑒。本文的主要研究工作如下: (1)對彈性墊圈的材料性能及其壓縮回彈性能進行了試驗研究,采用有限元方法對彈性墊圈軸向載荷下的力學(xué)性能進行了數(shù)值模擬,分析了其結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作溫度對載荷變形特性的影響,試驗與計算結(jié)果十分吻合,研究表明有限元分析可較好地用于研究彈性墊圈的力學(xué)行為。 (2)參照碟簧的載荷變形計算公式,通過對有限元計算數(shù)據(jù)的擬合,得到了表征彈性墊圈壓縮、回彈性能的公式,其計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)較為吻合,為帶有彈性墊圈的螺栓法蘭連接系統(tǒng)的緊密性分析提供了依據(jù)。 (3)在考慮墊片和螺栓蠕變的基礎(chǔ)上,將彈性墊圈、螺栓、法蘭和墊片作為一個靜不定系統(tǒng),建立了高溫下含彈性墊圈連接系統(tǒng)的變形協(xié)調(diào)方程,完善了緊密性分析方法。研究結(jié)果表明,彈性墊圈不僅能夠有效補償因螺栓、墊片蠕變所導(dǎo)致的系統(tǒng)松弛,也能夠在一定程度上對法蘭的偏轉(zhuǎn)量和螺栓的拉伸量起到補償作用,從而有效解決高溫工況下墊片殘余應(yīng)力下降造成的介質(zhì)泄漏問題。 (4)以彈性墊圈的最大回彈量為優(yōu)化目標(biāo),建立了基于連接系統(tǒng)緊密性分析的彈性墊圈優(yōu)化設(shè)計方法,編制了設(shè)計計算軟件,可滿足彈性墊圈的規(guī)范化和參數(shù)化設(shè)計要求。 (5)研究了彈性墊圈的制造技術(shù),制定了彈性墊圈機械加工工序以及熱處理工藝,并針對揚子石化芳烴廠EA-115A、EA-103A和EA-107A高溫換熱器設(shè)計了螺栓法蘭連接用彈性墊圈,解決了該連接系統(tǒng)的長期泄漏問題。
【學(xué)位授予單位】：南京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TH136

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本文編號：2712801