高温螺栓法兰连接系统温度场与密封性能研究
发布时间：2020-12-22 17:13
高温条件下服役的螺栓法兰接头保温处理后的密封性能变化、节能效率等是决定法兰接头是否应保温处理的关键因素。针对上述问题,本文首先以WN100-100RF法兰为对象搭建了最高温度可达500℃的螺栓法兰系统高温实验装置,并进行了未保温处理法兰接头在无风、风速为3m/s条件以及保温处理后接头在无风条件下分别进行了目标温度为200℃、300℃、400℃时的温度场分布实验与节能实验。温度场分布实验结果表明在相同的目标温度条件下风速3m/s的实验条件增大了法兰接头的温度梯度,而保温处理后法兰接头整体温度均接近目标温度。节能实验结果表明风速3m/s的实验条件下实验过程中消耗电能最多,而保温处理后接头的节能效率可达32.7%。其次在考虑了法兰接头空气层对温度场分布影响的前提下依据实验条件建立螺栓法兰连接系统的有限元模型,并进行了不同实验条件下的稳态热分析与热损失分析。分析结果表明螺栓法兰连接系统的温度场分布均关于垫片对称性,且温度由内向外逐渐降低。各点实测温度与模拟温度的平均误差与最大误差分别为7.55%与14.76%,在误差允许范围内,验证了模拟的可靠性,为之后进行热-结构耦合分析奠定了基础。然后对法...
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温管法兰泄漏失效实物图
武汉工程大学硕士学位论文4图1-2 管道法兰密封模型管道与上下法兰相连，作为螺栓法兰连接系统的连接和支撑部位，需要有足够的强度和刚度来保证系统的稳定性。螺栓需要足够的强度承受压紧载荷以及外载荷，并通过压紧力压缩垫片使垫片获得足够的预紧应力。垫片材料在受法兰压缩后发生变形以填塞密封面。另外垫片具有回弹性，在服役条件下，垫片的回弹性能可以补偿由于内部介质压力﹑温度或外载荷等造成的法兰密封面与垫片的分离量，并保持足够的残余垫片应力达到密封效果[13-14]。由于整个连接系统中，螺栓﹑垫片、内压及温度场分布不均匀所产生的热应力等都会对法兰产生作用力，因此法兰工作的受力情况较为复杂；它除了要满足相应的强度要求外
第 2 章 高温法兰连接系统温度场实验研究13图2-1 实验方案示意图2.3 实验装置及实验过程2.3.1 实验装置螺栓法兰连接系统高温实验装置由一对WN100-100RF带颈对焊突面管法兰组成，法兰材料为304（0Cr18Ni9），法兰与管道连接的腔体内设置有厚度为12mm材料为0Cr18Ni9的挡板；管道外包覆的石棉保温层厚度为70mm；法兰接头内设置有用于加热的电阻丝，并用电能表实时监测实验时的电能消耗，在法兰接头的内壁管道上安装有热电偶以实时监测接头内壁温度，热电偶与加热电阻通过导线和控制仪表相接。实验时可通过仪表设置实验的目标温度，且仪表可显示接头内壁热电偶测得的实时温度；实验过程中利用手持式红外线测温仪对螺栓法兰连接系统的法兰接头及管道外壁温度进行测量，手持式红外线测温仪可对被测量物体在镜头测量区域内进行红外线成像并显示该区域的整体平均温度与最高温度
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温螺栓法兰连接系统的温度场及热损失分析[J]. 陈圆,关凯书,马凯,章兰珠,徐严言. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[2]高温法兰连接结构的有限元模拟及安全评定[J]. 郑小涛,王明伍,喻九阳,程诗,林纬. 化工设备与管道. 2014(06)
[3]法兰-螺栓-垫片系统高温热紧流程优化[J]. 白国荔,伊军,闫兴清,罗从仁,喻健良. 石油化工设备. 2014(04)
[4]基于有限元方法的螺栓法兰连接密封性能分析[J]. 王立满,邵松林. 河南科技. 2014(02)
[5]高温下法兰系统温度分布及螺栓载荷变化[J]. 喻健良,闫兴清,罗从仁. 压力容器. 2013(11)
[6]发展我国化工新材料产业的若干思考[J]. 曹湘洪. 当代石油石化. 2013(06)
[7]金属与金属接触型石墨密封垫片高温力学性能的试验研究[J]. 范淑玲,章兰珠,林剑红,徐丹丹,蔡仁良,刘雁. 压力容器. 2013(04)
[8]螺栓-垫片-法兰连接设计方法及标准的发展和应用[J]. 姜全武,谢苏江,孙朕. 石油化工设备. 2013(01)
[9]高温下螺栓-法兰-垫片系统密封性能研究[J]. 喻健良,张忠华,闫兴清,罗从仁. 压力容器. 2012(05)
[10]岩棉密度对导热系数及机械性能的影响[J]. 韩长军,郭超,谭传强,樊平,罗艳灵. 石油工程建设. 2010(06)
硕士论文
[1]高温蠕变对金属与金属接触型螺栓法兰接头密封性能影响[D]. 陈圆.华东理工大学 2016
[2]高温下承受外弯矩的法兰接头完整性分析[D]. 盛涛涛.华东理工大学 2014
[3]高温组合法兰的完整性和紧密性有限元分析[D]. 刘超.华东理工大学 2014
[4]法兰螺栓垫片系统高温密封性能研究[D]. 罗从仁.大连理工大学 2013
[5]金属材料的高温蠕变特性研究[D]. 梁浩宇.太原理工大学 2013
[6]基于蠕变的高温法兰强度与密封分析[D]. 卢均臣.华东理工大学 2012
[7]非均匀温度场作用下法兰螺栓联接性能分析与优化[D]. 王庆.中国石油大学 2011
[8]法兰螺栓连接系统下密封垫片的蠕变性能[D]. 周坤.昆明理工大学 2011
[9]多传感器螺栓预紧检测方法研究[D]. 唐晓茜.浙江工业大学 2009
本文编号：2932119
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温管法兰泄漏失效实物图
武汉工程大学硕士学位论文4图1-2 管道法兰密封模型管道与上下法兰相连，作为螺栓法兰连接系统的连接和支撑部位，需要有足够的强度和刚度来保证系统的稳定性。螺栓需要足够的强度承受压紧载荷以及外载荷，并通过压紧力压缩垫片使垫片获得足够的预紧应力。垫片材料在受法兰压缩后发生变形以填塞密封面。另外垫片具有回弹性，在服役条件下，垫片的回弹性能可以补偿由于内部介质压力﹑温度或外载荷等造成的法兰密封面与垫片的分离量，并保持足够的残余垫片应力达到密封效果[13-14]。由于整个连接系统中，螺栓﹑垫片、内压及温度场分布不均匀所产生的热应力等都会对法兰产生作用力，因此法兰工作的受力情况较为复杂；它除了要满足相应的强度要求外
第 2 章 高温法兰连接系统温度场实验研究13图2-1 实验方案示意图2.3 实验装置及实验过程2.3.1 实验装置螺栓法兰连接系统高温实验装置由一对WN100-100RF带颈对焊突面管法兰组成，法兰材料为304（0Cr18Ni9），法兰与管道连接的腔体内设置有厚度为12mm材料为0Cr18Ni9的挡板；管道外包覆的石棉保温层厚度为70mm；法兰接头内设置有用于加热的电阻丝，并用电能表实时监测实验时的电能消耗，在法兰接头的内壁管道上安装有热电偶以实时监测接头内壁温度，热电偶与加热电阻通过导线和控制仪表相接。实验时可通过仪表设置实验的目标温度，且仪表可显示接头内壁热电偶测得的实时温度；实验过程中利用手持式红外线测温仪对螺栓法兰连接系统的法兰接头及管道外壁温度进行测量，手持式红外线测温仪可对被测量物体在镜头测量区域内进行红外线成像并显示该区域的整体平均温度与最高温度
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温螺栓法兰连接系统的温度场及热损失分析[J]. 陈圆,关凯书,马凯,章兰珠,徐严言. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[2]高温法兰连接结构的有限元模拟及安全评定[J]. 郑小涛,王明伍,喻九阳,程诗,林纬. 化工设备与管道. 2014(06)
[3]法兰-螺栓-垫片系统高温热紧流程优化[J]. 白国荔,伊军,闫兴清,罗从仁,喻健良. 石油化工设备. 2014(04)
[4]基于有限元方法的螺栓法兰连接密封性能分析[J]. 王立满,邵松林. 河南科技. 2014(02)
[5]高温下法兰系统温度分布及螺栓载荷变化[J]. 喻健良,闫兴清,罗从仁. 压力容器. 2013(11)
[6]发展我国化工新材料产业的若干思考[J]. 曹湘洪. 当代石油石化. 2013(06)
[7]金属与金属接触型石墨密封垫片高温力学性能的试验研究[J]. 范淑玲,章兰珠,林剑红,徐丹丹,蔡仁良,刘雁. 压力容器. 2013(04)
[8]螺栓-垫片-法兰连接设计方法及标准的发展和应用[J]. 姜全武,谢苏江,孙朕. 石油化工设备. 2013(01)
[9]高温下螺栓-法兰-垫片系统密封性能研究[J]. 喻健良,张忠华,闫兴清,罗从仁. 压力容器. 2012(05)
[10]岩棉密度对导热系数及机械性能的影响[J]. 韩长军,郭超,谭传强,樊平,罗艳灵. 石油工程建设. 2010(06)
硕士论文
[1]高温蠕变对金属与金属接触型螺栓法兰接头密封性能影响[D]. 陈圆.华东理工大学 2016
[2]高温下承受外弯矩的法兰接头完整性分析[D]. 盛涛涛.华东理工大学 2014
[3]高温组合法兰的完整性和紧密性有限元分析[D]. 刘超.华东理工大学 2014
[4]法兰螺栓垫片系统高温密封性能研究[D]. 罗从仁.大连理工大学 2013
[5]金属材料的高温蠕变特性研究[D]. 梁浩宇.太原理工大学 2013
[6]基于蠕变的高温法兰强度与密封分析[D]. 卢均臣.华东理工大学 2012
[7]非均匀温度场作用下法兰螺栓联接性能分析与优化[D]. 王庆.中国石油大学 2011
[8]法兰螺栓连接系统下密封垫片的蠕变性能[D]. 周坤.昆明理工大学 2011
[9]多传感器螺栓预紧检测方法研究[D]. 唐晓茜.浙江工业大学 2009
本文编号：2932119
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