金屬透鏡墊系統(tǒng)密封性能的研究.pdf

1、金屬透鏡墊廣泛地應(yīng)用在合成氮、尿素等高壓管道和深海密封管道中。金屬透鏡墊系統(tǒng)密封的可靠性直接關(guān)系到設(shè)備運(yùn)行、人員安全、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染等問題。金屬透鏡墊密封面為兩個(gè)球面，與管道（或法蘭）的錐形密封面形成線接觸密封，在承受壓緊力后，其密封變成環(huán)帶密封，且其接觸面寬度會(huì)隨接觸面上的作用力變化而變化。在工程實(shí)際使用中對(duì)透鏡墊表面接觸寬度、表面應(yīng)力分布等的規(guī)律缺乏比較清晰的認(rèn)識(shí)，為此本文開展了金屬透鏡墊系統(tǒng)密封性能的研究。
　　本文首先

2、開展了兩個(gè)方面的試驗(yàn)研究：一是預(yù)緊載荷下透鏡墊表面接觸寬度大小的測(cè)量；二是透鏡墊系統(tǒng)密封性能試驗(yàn)的研究。然后采用二維 Hertz接觸理論、ANSYS有限元軟件的線彈性和彈塑性分析計(jì)算方法分別分析了透鏡墊在不同預(yù)緊力下接觸表面的受力和變形情況。將試驗(yàn)測(cè)得接觸寬度、有限元模擬計(jì)算得到的接觸寬度與文獻(xiàn)及利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的接觸寬度的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。再結(jié)合試驗(yàn)以及有限元模擬對(duì)透鏡墊系統(tǒng)在操作工況下的密封特性進(jìn)行分析研究。最后利用兩個(gè)具體的算例

3、對(duì)幾種常見的透鏡墊計(jì)算方法進(jìn)行了分析，深入地討論它們?cè)谟?jì)算中所存在的問題，得到如下的結(jié)論：
　　1）透鏡墊的實(shí)測(cè)接觸寬度與理想彈塑性的有限元模擬計(jì)算方法所得的結(jié)果較吻合，也與當(dāng)歐盟壓力容器標(biāo)準(zhǔn)EN13445.3-G公式中Qmax取2ReL時(shí)計(jì)算的結(jié)果較接近。
　　2）透鏡墊表面接觸壓力近似呈拋物線分布。當(dāng)表面接觸壓力超過2倍的屈服強(qiáng)度后，表面接觸壓力和分布寬度的線彈性模擬結(jié)果與彈塑性的模擬結(jié)果差距變得越來越明顯，兩者開始出現(xiàn)