基于泄漏率的法兰密封结构垫片参数试验研究

发布时间：2021-01-11 15:19

　　对于压力容器的法兰密封结构而言,预紧比压y和垫片系数m是其设计时依据的两个重要垫片参数,现行压力容器设计规范ASME Ⅷ卷中给出的y和m取值是经验值,且未能与泄漏率关联。对现有基于泄漏率的垫片参数标准试验方法进行分析,指出了其存在的不足之处,开展了石墨缠绕垫片在不同介质压力、不同加卸载循环下的密封性能试验,提出了一种更加贴合工程实际的垫片参数y和m的试验方法。通过对不同垫片初始表面应力下泄漏率与垫片系数m之间关系的拟合,得到满足不同紧密度等级所要求的y和m值,并对y和m取值进行优化使其更加方便工程应用。新的垫片参数试验方法考虑了y和m之间的关联关系,可更加准确全面地反应垫片特性,为开展基于泄漏率的法兰密封结构设计,降低石化装置泄漏率提供支持。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(21)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

典型法兰密封结构及密封机理

大部分的密封垫片是非金属或金属-非金属复合材料，其压缩回弹阶段的应力和变形曲线具有非线性和迟滞性，如图2所示。同样大小的垫片表面应力，不同的加卸载过程对应不同的垫片变形量。例如，对同样大小的垫片表面应力σ1，加载阶段对应的垫片变形量为ε1；加载到σ2再卸载到σ1，对应的变形量为ε2；加载到σ3再卸载到σ1，则对应的变形量为ε3。因此，垫片的这一特性对建立泄漏率和垫片表面应力之间的关系带来了一定困难。1.2 传统垫片参数标准试验方法分析

新垫片参数的试验包括A、B两个部分，其中A部分试验模拟预紧工况，可得到垫片常数Gb、a;B部分试验模拟操作工况，对垫片进行加载和卸载循环试验，可得到垫片常数Gs。试验规定了两个介质压力等级：高压(HP)6 MPa、低压(LP)2 MPa。高压(HP)的A部分试验被划分为范围在8～160 MPa的13个应力等级，低压的A部分试验则被划分为范围在8～140 MPa的6个应力等级。高压的B部分试验包括5个垫片应力循环。测量垫片各接触应力等级下的泄漏率，按式(3)计算各应力等级下的紧密度参数，将垫片接触应力与紧密度参数TP进行拟合，如图3所示[7]。ROTT试验在测试垫片参数Gb、a、Gs考虑了介质压力及垫片加卸载历程的影响，在采用公式(3)计算紧密度参数TP时，s值取0.5，即认为泄漏率与介质压力的平方成正比。根据BROWN等[14]的理论和试验分析可知，s取值大于0.5，通常介于0.5～1.0之间。此外，PVRC提出的新的法兰设计方法目前仍未被标准规范所采纳，因此在工程上仍无法应用。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于泄漏率的垫片系数试验及分析[J]. 纪一丹,章兰珠.  润滑与密封. 2019(08)
[2]非金属平垫片密封连接的泄漏率预测(英文)[J]. 顾伯勤,陈晔,朱大胜.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007(06)

硕士论文
[1]基于泄漏率的垫片系数m、y值测试方法研究[D]. 孙召锋.华东理工大学 2015



本文编号：2971014