螺栓法蘭連接系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備,起密封連接作用,是管道系統(tǒng)完整性與密封性的薄弱環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)外主要對帶金屬石墨纏繞墊片的法蘭系統(tǒng)進(jìn)行研究分析,而對金屬齒形墊片法蘭的研究較少,因此金屬齒形墊片法蘭的合理設(shè)計(jì)對石化各類裝置的安全運(yùn)行具有重要意義。本文以焦化聯(lián)合裝置富氣壓縮機(jī)處的螺栓法蘭連接系統(tǒng)作為研究對象,對斷裂的金屬齒形墊片進(jìn)行失效分析:由于墊片加工過程中存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,安裝過程中螺栓預(yù)緊力施加不均勻,在服役過程中由裝配應(yīng)力與高溫?zé)釕?yīng)力的疊加,最終導(dǎo)致墊片脆性疲勞斷裂。進(jìn)一步對帶金屬齒形墊片的法蘭進(jìn)行有限元分析,運(yùn)用ANSYS非線性有限元方法,采用三維等參元離散螺栓法蘭接頭,考慮接觸非線性,建立金屬齒形墊片法蘭的三維有限元模型。首先,對螺栓法蘭進(jìn)行溫度場分析,得到法蘭的穩(wěn)態(tài)溫度場分布,法蘭溫度從內(nèi)壁面到外壁面呈現(xiàn)逐漸降低的規(guī)律。其次,由操作內(nèi)壓和溫度得到保證墊片全部達(dá)到初始密封條件時的最小預(yù)緊力。受到預(yù)緊載荷的影響,法蘭產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn),導(dǎo)致墊片應(yīng)力分布不均勻,法蘭偏轉(zhuǎn)角小于ASME規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角,法蘭強(qiáng)度與密封性能滿足要求;法蘭系統(tǒng)在承壓工況下的變形和應(yīng)力分布規(guī)律與預(yù)緊工況下基本... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１螺栓法蘭連接??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂｏｌｔｅｄ?ｆｌａｎｇｅｄ?ｊｏｉｎｔ??１．２螺栓法蘭接頭簡介??

??％??圖１．１螺栓法蘭連接??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂｏｌｔｅｄ?ｆｌａｎｇｅｄ?ｊｏｉｎｔ??１．２螺栓法蘭接頭簡介??螺栓法蘭連接是石化設(shè)備中最常見的連接形式，通過螺栓法蘭連接不僅易于拆卸，??同時也易于安裝制造。一般而言，螺栓法蘭連接是由法蘭、螺栓螺母和墊片組成，通過??擰緊螺母把法蘭和墊片連接在一起，壓緊墊片使法蘭結(jié)構(gòu)達(dá)到密封作用［６］。對螺栓法蘭??的分析主要是完整性和密封性分析兩個方面，但是在實(shí)際螺栓法蘭失效事故中，大多數(shù)??法蘭能夠滿足完整性要求，失效的原因往往是法蘭連接未達(dá)到密封性要求，發(fā)生了泄漏。??１—＾母，２—揉栓，３—墊片，４－法蘭》??圖１．２鰾栓法蘭連接結(jié)構(gòu)形式??Ｆｉｇ．?１．２?Ｂｏｌｔｅｄ?ｆｌａｎｇｅ?ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ??

?界面泄ｓ??＾?Ｔ！??圖１．３墊片泄漏形式??Ｆｉｇ．?１．３?Ｇａｓｋｅｔ?ｌｅａｋａｇｅ?ｆｏｒｍ??１．２．４螺栓法蘭接頭評估指標(biāo)??工程上有許多指標(biāo)用來評估螺栓法蘭接頭的性能，其中主要指標(biāo)包括螺栓載荷、法??蘭泄漏率、墊片應(yīng)力、法蘭偏轉(zhuǎn)角等等。??在螺栓法蘭連接系統(tǒng)發(fā)生的安全事故中，大部分的原因是由于螺栓預(yù)緊載荷選擇不??恰當(dāng)或者安裝時螺栓預(yù)緊載荷施加不均勻?qū)е碌摹９こ躺贤ǔＳ寐菟☉?yīng)力表示螺栓的載??荷，螺栓應(yīng)力等于螺栓拉伸力與承載面積之比，承載面積是螺紋的根徑截面積或者拉伸??應(yīng)力的截面積。在安裝法蘭的過程中，擰緊螺栓施加螺栓力矩，施加的螺栓力矩代表了??螺栓載荷的大小。在非標(biāo)法蘭設(shè)計(jì)中，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范中給出的墊片系數(shù)ｍ和預(yù)緊比壓ｙ??計(jì)算得到的螺栓載荷來確定需要的總螺栓截面積的螺栓載荷，并取兩者計(jì)算結(jié)果的較大??值［９＿１３：｜。該螺栓載荷僅僅是用于確定需要的總螺栓面積，用于校核法蘭接頭的尺寸，但??是嚴(yán)格地說

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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