压力容器密封结构紧固件预紧载荷和摩擦力矩确定方法的研究

作     者：田园 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任欣

授予年度：2008年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：法兰 螺纹摩擦力矩 密封 温差应力 预紧载荷 

摘      要：在压力容器中,为了保证密封结构紧密不漏、安全可靠地长周期运行,垫片表面必须有足够的密封载荷。但是,过大或过小的预紧载荷都会对密封产生不利影响。尤其是随着生产规模的扩大和生产设备的大型化,设备中有许多密封结构,比如石油炼制加氢工艺的生产过程中使用的换热器,由于其大都是使用了复杂的高压螺纹环密封结构,造成了制造装配的困难,而且很容易发生物料的外漏或管板间两种介质的泄漏。 本研究采用有限元数值模拟方法,计算分析M12标准粗牙螺纹螺栓连接在不同总轴向力作用下的内力、应力和变形规律,根据螺纹表面接触压力在弹性和塑性变形阶段的数学模型,得到螺纹间摩擦力矩的计算公式。 对常温下不锈钢和填充柔性石墨制成的波齿复合垫片的压缩—回弹性能进行试验研究,结果作为有限元计算分析的材料数据。通过对带有螺纹锁紧环作为紧固件的密封结构进行有限元分析,得到接头各元件柔度,并建立其载荷—变形曲线,从而提出确定合适的紧固件预紧载荷的方法。 对带有螺纹锁紧环作为紧固件的密封结构进行了稳态温度场有限元分析计算和在预紧、内压、不同温差、不同温度组合成的若干工况下的热弹性变形计算。着重分析了温差应力对垫片压紧力以及密封结构紧密性的影响,得到结构在450℃的设计温度下停车,需保证筒内在降温过程中,内外壁温差不超过5℃。