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高温管道法兰连接系统的紧密性评定
| 论文题名： | 高温管道法兰连接系统的紧密性评定 |
| 关键词： | 高温管道;法兰连接;紧密性评定;应力分布 |
| 摘要： | 高温管道法兰连接的紧密性是研究高温装备完整性的关键。因此，深入研究满足高温管道法兰连接系统的紧密性具有重要的工程意义。 本文针对传统当量压力法和当量轴向力法无法准确地表征外弯矩下法兰接头垫片应力分布的规律，提出了一种应力非均匀分布的修正当量轴向力法，理论推导了含有外弯矩和蠕变影响的高温法兰接头变形协调方程。结果表明，运用修正的当量轴向力法可较好地表征复杂条件下法兰接头在外弯矩下垫片应力非线性分布的特点。在蠕变作用下，垫片受拉侧应力随着时间慢慢变小，垫片受压侧应力随着时间逐渐增大。2000h后，当外弯矩为1×104N·m时，垫片应力在受拉侧和受压侧的差值为3.6656MPa；当外弯矩为6×104N·m时，垫片应力在受拉侧和受压侧的差值为21.9937MPa。 基于PVRC法最小螺栓载荷的设计方法，给出基于紧密性等级的最小垫片应力评定方法，并结合泄漏率修正了垫片系数m，分别提出了三种涉及紧密性等级、温度、内压、垫片宽度、垫片直径的垫片系数m的计算方法。以DN300，PN10.0等级的柔性石墨复合垫为例，室温时取紧密度为Ⅲ级，对应的垫片系数m分别为6.791、10.48、12.733；400℃时取紧密度为Ⅱ级，对应的垫片系数m分别为2.154、3.324、4.039。研究表明，修正后的垫片系数m能较好地评定工作条件下法兰接头的紧密度等级。 利用蠕变疲劳试验机，分析温度、加载速率、峰值保载方式对垫片压缩回弹性能的影响，分别得到不同情况下的压缩回弹曲线。试验结果表明，提高温度和加载速率都会降低垫片的压缩回弹性能。在常温下，聚四氟乙烯垫片压缩率为96.76％；卸载后，回弹率为0.716%。在200℃时，聚四氟乙烯垫片的压缩率为81.076%；卸载后回弹率为9.135%。特别地加载速率从0.05MPa/s增加到0.1MPa/s，压缩回弹曲线变化不明显，加载速率低于0.1MPa/s时垫片的压缩回弹关系表现出率不相关性的特点。且在峰值保载时间为1min时，垫片压缩应变随温度的增加显著增加，200℃时垫片最大应变是常温时的5.46倍。 设计一套可模拟现实工况下的管道法兰连接泄漏的试验装置，该装置泄漏的介质不会影响装置中的螺栓以及垫片的正常受力，测试结果更加真实。 |
| 作者： | 程阳 |
| 专业： | 化工过程机械 |
| 导师： | 郑小涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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