基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的垫片应力分析.pdf

《基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的垫片应力分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的垫片应力分析陈圆。关凯书，马凯。章兰珠，徐严言(华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室，上海200237)摘要：建立了三维参数化弹塑性有限元模型，对DN600CLASS300金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头进行了结构以及热一结构耦合分析，研究了预紧力、内压、温度、螺栓和法兰蠕变对垫片应力的影响。结果表明，当法兰密封面与垫片外环接触后，垫片平均应力基本不变，内压对垫片应力影响较小，垫片应力随温度升高而减小，螺栓和法兰蠕变过程中，垫片应力先增大后减小。关键词：金属与金属

2、接触；螺栓法兰接头；垫片应力中图分类号：TH123；TQo55．8文献标志码：A文章编号：1001—4837(2015)05—0036—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2015．05．006GasketStressAnalysisofBoltedFlangedJointsBasedonMetaltoMetalContactCHENYuan，GUANKai—shu，MAKai，ZHANGLan—zhu，XUYan—yan(TheKeyLaboratoryofSafetyScience

3、ofPressurizedSystem，MinistryofEducation，EastChinaUniversi—tyofScienceandTechnology，Shanghm200237，China)Abstract：Athree—dimensionalparametricelastic—plasticfiniteelementmodelhasbeendevelopedforthestructuralandthermal—structuralcouplinganalysisoftheDN600CLASS3

4、00metaltometalcontact(MMC)flangejoints．Influencescausedbypreload，intemalpressure，temperature，boltandflangecreepongasketstresshavebeenevaluated．Theresultsshowthatwhentheflangefacingisincontactwithgas—ketouterring，theaveragegasketstressissubstantiallyconstant；

5、theinternalpressurehasarelativelysmallinfluenceongasketstress；thegasketstressdecreaseswiththeincreasingtemperatureandduringcreep，gasketstressincreasesfirstandthendecreases．Keywords：metaltometalcontact；boltedflangedjoints；gasketstress静密封连接形式。随着环保意识的增强，对密封0引言的

6、要求也不断提高。金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头就是一种密封效果较好的连接形螺栓法兰接头是石油化工中广泛使用的一种式。不同于浮动型接头，金属与金属接触型螺栓基金项目：国家自然科学基金(51275171)·36·第32卷第5期压力容器总第270期法兰接头的螺栓载荷部分由垫片密封环承担，当由于对MMC法兰接头缺乏系统的研究，除密封环被压缩至MMC时，继续加载的螺栓载荷了欧盟的prCEN／TS1591—3《法兰及其接头——将由外环承担，如图1所示。这种结构不仅可以带垫片圆形法兰连接的设计规则——第3部分：避免密

7、封环被压溃，而且外环储存的能量可以弥金属与金属接触型法兰接头的计算方法》，尚缺补由压力或温度波动等引起的应力损失。乏正式颁发的设计计算标准；特别是高温法兰接头在升温及长期服役后垫片应力及失效模式更是缺少研究；而有限元方法被证明是开展此方面研垫片载荷垫片载荷+外环载荷究的有效方法．oJ。因此，文中利用有限元软件iANSYS，建立了DN600CLASS300金属与金属接触型螺栓法兰接头三维弹塑性有限元模型，研究栓i载荷螺蜂彰f荷了预紧力、内压、温度和蠕变对垫片应力的影响，为了解MMC螺栓法兰接头以及评定MMC螺栓法

8、兰接头在高温工况下服役的可靠性建立了基础。1有限元模型1．1法兰接头的基本参数浮动型金属与金属接触型法兰选用HG／T20615-2009{钢制管法兰》中DN600CLASS300带颈对焊钢制管法兰，螺栓图1两种型式的螺栓法兰接头示意为24个M39的双头螺柱。垫片采用MMC石墨密封垫片J，具体尺寸见图2。法兰、螺栓、螺Roos等探讨了2种型式的法兰接头及其母和垫片的材料性能如表1～3所示