无垫片焊唇密封法兰螺栓载荷的分析与计算.pdf

《无垫片焊唇密封法兰螺栓载荷的分析与计算.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、无垫片焊唇密封法兰螺栓载荷的分析与计算倪永良，崔琴(江苏省化工设备制造安装有限公司，江苏常州213002)摘要：分析了无垫片焊唇密封元件——焊环在承受介质压力载荷时的受力及径向位移状况；指出现行设计规定的螺栓载荷不能约束焊环的径向位移，焊环与法兰的连接焊缝承受了焊环的径向拉力；提出了由螺栓载荷平衡焊环与法兰之间静摩擦力和介质的压力载荷；并给出了螺栓载荷的计算方法。此外，还分析了高温下焊环与法兰存在热膨胀差时，焊环的受力及径向位移状况，提出了采用热当量压力计算螺栓载荷的方法。关键词：焊唇密封法兰；焊环；螺栓栽荷；径向位移

2、；静摩擦力；热膨胀差中图分类号：THI31．2；TQ050．2；TQ055．8文献标志码：A文章编号：1001-4837(2014)09—0041一o6doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2014．09．007AnalysisandCalculationofNoGasketWeldingLipSealFlangeBoltLoadNIYong—liang，CUIQin(JiangsuChemicalEquipmentManufactureInstallmentCo．，Ltd．，Changzhou21

3、3002，China)Abstract：Analyzingthestressandradialdisplacementoftheweldingringofweldinglipsealwithgasket—freeundermediumpressure，andpointingoutthattheradialdisplacementcannotrestrainedbyboltloadgiventheexistingdesign，andtheweldingseamofweldingringandflangeconnectio

4、nwillbearradialforce．Thecalculatemethodoftheboltloaddependingontheforcebalancebetweenthestaticfrictionandthemediumpressureisputforward．Inaddition，thestressandradialdisplacementofweldingringunderhightemperatureisanalyzedasthethermalexpansiondifferenceisexisted，an

5、dtheheatequivalentpres—sureusingtocalculatetheboltloadhasproposed．Keywords：weldinglipseal；weldingring；boltload；radialdisplacement；staticfrictionforce；thermalex-pansiondifference封的。这种无垫片的法兰在国内外工程上应用十0引言分广泛，它特别适用于高温或低温而容易引起螺栓松弛造成泄漏的场合。在高压容器上，一些操无垫片焊唇密封法兰不是依靠压紧垫片的密

6、作条件苛刻(如高温、压力波动)的连接法兰，采封力来密封，而是依靠焊接元件的密封焊进行密用无垫片的焊唇密封，可以提高密封结构的可靠·4l·无垫片焊唇密封法兰螺栓载荷的分析与计算Vo131．No92014性或简化设备的结构。拉伸状态，则焊环的受力可以不考虑螺栓的压紧力。焊环的受力情况见图2。l焊唇密封法兰的结构及设计标准HG／T20582-201l《钢制化工容器强度计算规定》⋯第11章：无垫片焊接密封法兰的设计与焊唇处力G计算，列出了5种无垫片焊唇密封结构形式，其中P第1种是法兰与密封元件为一体式，其余4种都是由单独的焊接

7、密封元件——焊环与法兰组合而成的。第3种为圆形空腔式，有较好的挠性，适用于有微量径向膨胀差的场合，但这种结构形状复图2焊环受力情况杂，加工难度大，一般用于压力和温度较高的场在介质压力作用下，焊环相当于一个短圆筒合。常用的结构是第4种，其结构见图1。体，筒体的内径为D，筒体的外径近似取D。(不考虑伸出的焊唇部分)，简体的高度即为焊环的轴向厚度。在不考虑螺栓对焊环压紧力的状况下，作用在焊环上的轴向载荷(介质压力、法兰的支持力)相互平衡，不会对焊环的轴向尺寸及形状产生宏观变化。作用在焊环上的径向载荷有：内圆柱面上的介质压力P

8、、焊环与法兰之间的连接焊缝对焊环的径向拉力G。焊环的内圆柱面受到介质的压力作用后，如果没有连接焊缝，焊环将产生周向拉应力，该应力与介质的压力保持平衡，根据材料的应力一应变关系，焊环将发生周向拉伸变形，使焊环的直径扩大，即焊环产生径向自由位移。同样，法兰在介质压力的作用下也将产生径向位移，但由于法兰截面的径向尺寸比焊环大得多，所以在