常減壓裝置浮頭式換熱器密封系統(tǒng)應(yīng)力松弛研究.pdf

1、法蘭密封系統(tǒng)是一種結(jié)構(gòu)簡單、易拆卸的連接密封結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)各種設(shè)備中?，F(xiàn)役的法蘭密封系統(tǒng)大多直接暴露在外，沒有進(jìn)行保溫，這樣導(dǎo)致大量能源的浪費(fèi)。但是盲目的對法蘭密封系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行保溫，極容易引起泄漏事故。因此，研究法蘭密封系統(tǒng)應(yīng)力松弛問題對未保溫的法蘭密封系統(tǒng)而言，可以提供一個可行的保溫方法，節(jié)約能源;對已經(jīng)保溫的法蘭密封系統(tǒng)而言，可以提供一個可靠的預(yù)測法蘭密封系統(tǒng)長期應(yīng)力松弛行為的方法，預(yù)防事故。
　　 作者以浮頭

2、式換熱器為研究對象，對35CrMoA和40MnB材料的試樣進(jìn)行了應(yīng)力松弛試驗(yàn)，將試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)與基于松弛的應(yīng)力松弛機(jī)理相結(jié)合，估算浮頭式換熱器密封系統(tǒng)應(yīng)力松弛壽命。同時，根據(jù)查得的35CrMoA和40MnB鋼材蠕變數(shù)據(jù)與基于蠕變的應(yīng)力松弛機(jī)理相結(jié)合，從不同角度估算浮頭式換熱器密封系統(tǒng)應(yīng)力松弛壽命。將法蘭密封系統(tǒng)當(dāng)成一個整體，綜合考慮螺栓和墊片的應(yīng)力松弛影響，利用有限元分析軟件建立浮頭式換熱器三維模型，分析保溫后換熱器密封系統(tǒng)應(yīng)力松弛壽命

3、。針對保溫后可能發(fā)生泄漏的浮頭式換熱器，采取更換螺栓材質(zhì)和改變螺栓尺寸兩種方法，研究分析法蘭密封系統(tǒng)保溫的改進(jìn)措施。
　　 應(yīng)力松弛試驗(yàn)表明，40MnB鋼在400℃溫度下抗應(yīng)力松弛性能較差，應(yīng)力隨著時間下降明顯;而35CrMoA鋼在400℃溫度下具有良好的高溫性能和應(yīng)力松弛性能?；谒沙诘挠?jì)算結(jié)果和基于蠕變的計(jì)算結(jié)果兩者比較接近能夠很好的吻合，計(jì)算表明采用40MnB螺栓的浮頭式換熱器保溫后在3天左右便有可能發(fā)生應(yīng)力松弛而引起泄露

4、，采用35CrMoA螺栓的浮頭式換熱器保溫后可以保持3年以上的有效密封。有限元模擬分析發(fā)現(xiàn)，墊片密封應(yīng)力隨著應(yīng)力松弛的發(fā)展逐漸降低，且隨著時間呈線性下降關(guān)系，40MnB材質(zhì)螺栓法蘭密封系統(tǒng)在保溫的情況下應(yīng)力松弛發(fā)展迅速，換熱器在50天左右便有可能發(fā)生泄漏失效，而35CrMoA螺栓法蘭密封系統(tǒng)可以長期保持有效密封（大于3年）。
　　 螺栓材質(zhì)用35CrMoA替代40MnB，重新計(jì)算，發(fā)現(xiàn)更換螺栓材質(zhì)后換熱器有效密封時間大幅度延長;