柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片應(yīng)力松弛特性試驗(yàn)研究

介紹了柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的基本結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)和應(yīng)用情況,表明其具有較好的壓縮回彈性能和可靠的密封性能,是高溫、高壓和苛刻工況的一種理想密封墊片。

墊片的蠕變-應(yīng)力松弛特性對(duì)螺栓法蘭密封連接系統(tǒng)的可靠性有顯著的影響。作者按照gb/t19066.3的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為d65.5mm×50.5mm×2.5mm3種不同幾何尺寸的金屬(06cr19ni10+柔性石墨)波齒復(fù)合墊片進(jìn)行蠕變-應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)研究,從而找出應(yīng)力松弛特性影響因素及其規(guī)律,為工程實(shí)踐提供科學(xué)指導(dǎo)。

從柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片金屬骨架結(jié)構(gòu)入手,在一定的壓緊應(yīng)力(45.0mpa)下,對(duì)厚度為3mm和2mm、具有3種不同的圓弧半徑、波齒距和齒數(shù)的金屬骨架采用有限元法進(jìn)行應(yīng)力分析,得到了應(yīng)力分布狀態(tài)及彈性變形與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系,可用于優(yōu)化柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的性能結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果表明:小圓弧直徑多齒數(shù)波齒墊片具有更好的承載能力,大圓弧直徑少齒數(shù)波齒墊片具有良好壓縮性能。

介紹由金屬與膨脹石墨材料復(fù)合而成的最新墊片專(zhuān)利產(chǎn)品——波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)以及它在石油化工、電力等部門(mén)的實(shí)際應(yīng)用情況。

新型金屬—膨脹石墨復(fù)合墊片—波齒復(fù)合墊片

在有限元應(yīng)力分析[1]的基礎(chǔ)上,對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片進(jìn)行壓縮回彈性能試驗(yàn)。結(jié)果表明:在45mpa的壓緊力和相同密封面寬度及一定波齒深度的條件下,壓縮率隨波齒數(shù)的增加而減小(即隨波齒圓弧半徑的減小而減小),回彈率則相對(duì)增大,這一結(jié)果與彈性有限元應(yīng)力分析結(jié)果基本一致。

對(duì)3.5mpa邊界閥法蘭密封———柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片密封的泄漏進(jìn)行了密封失效分析,并提出了改進(jìn)方案,解決了墊片密封短期失效問(wèn)題。

采用有限元和實(shí)驗(yàn)方法對(duì)柔性石墨波齒復(fù)合墊片的壓縮回彈性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明:柔性石墨波齒復(fù)合墊片存在一個(gè)最佳波數(shù);墊片的壓縮率和回彈率隨波齒深度的增大而增大,但回彈率的增長(zhǎng)幅度大于壓縮率;墊片石墨層的性能對(duì)于墊片壓縮回彈性能的影響較大,合理地選擇石墨對(duì)于生產(chǎn)合格優(yōu)質(zhì)的墊片意義重大。

某石化公司dcc裝置煙機(jī)進(jìn)口管道法蘭上的dn900金屬波齒復(fù)合墊片在開(kāi)車(chē)過(guò)程中斷裂并泄漏。經(jīng)過(guò)宏觀檢查,力學(xué)性能測(cè)試,應(yīng)力計(jì)算,能譜、金相、電鏡分析,表明其失效原因是波齒復(fù)合墊片骨架材料存在孔洞缺陷和氧化物夾雜。針對(duì)失效原因提出了今后使用過(guò)程中應(yīng)采取的防護(hù)措施。

以dn50和dn80兩種規(guī)格的石墨金屬波齒復(fù)合墊片為研究對(duì)象,采用有限元分析方法分析了其在2.5mpa壓力作用下的應(yīng)力分布,從而了解其密封性。結(jié)果表明:dn50比dn80軸向應(yīng)力大50%左右,極值均出現(xiàn)在齒尖處,最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的彈性極限;dn50比dn80變形大15%左右,計(jì)算出的dn50最大壓縮率為0.925%,dn80的最大壓縮率為0.921%,壓縮率都在許用范圍之內(nèi),dn50的壓縮性能強(qiáng)于dn80。

對(duì)柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)性能的關(guān)系進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明采用不銹鋼為骨架，齒距在3～5mm，柔性石墨密度在1．1g／cm3左右，柔性石墨覆層厚度在1．3mm左右的復(fù)合墊片具有較好的力學(xué)性能。

建立波齒結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。選用厚度2．0mm鋼板，波齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用三種圓弧半徑r、三種深度危和三種齒尖平臺(tái)寬度l，柔性石墨復(fù)合層厚度為0．5mm，以gb／t19066．3—2003中規(guī)定的試樣規(guī)格（4,120．5mm×84．5mm×3．0mm）進(jìn)行三因子三水平壓縮一回彈性能優(yōu)化試驗(yàn)研究。從而找出影響該墊片性能的重要參數(shù)及其參數(shù)對(duì)性能的影響規(guī)律，找出性能最佳參數(shù)組合，開(kāi)發(fā)高性能產(chǎn)品，為生產(chǎn)實(shí)際提供試驗(yàn)依據(jù)。

介紹了由金屬和石墨構(gòu)成的波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用和試驗(yàn)研究方法,指出了需要進(jìn)一步研究和解決的問(wèn)題。對(duì)波齒復(fù)合墊片采用正交試驗(yàn)方法,設(shè)計(jì)了三因素三水平試驗(yàn)方案,并對(duì)墊片及其骨架的性能分別采用有限元模擬計(jì)算和試驗(yàn)進(jìn)行分析。研究顯示該墊片具有良好的壓縮回彈性能和密封性能,適用于壓力波動(dòng)較大的場(chǎng)合。

對(duì)柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)性能的關(guān)系進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，結(jié)果和不銹鋼為骨架，齒距在３～５ｍｍ，柔性石墨密度在１．１ｇ／ｃｍ＾３左右，柔性石墨覆層厚度在１．３ｍｍ左右的復(fù)合墊片具有較好的力學(xué)性能。

GBT19066.2-2003柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片管法蘭用墊片尺寸

工程建設(shè)中難免出現(xiàn)復(fù)雜情況,裝置運(yùn)行中難免出現(xiàn)壓力和溫度的波動(dòng),現(xiàn)有的墊片的密封性能已難以滿足這些要求。近期由廣州市東山南方密封件公司研制開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利產(chǎn)品-雙金屬自密封波齒復(fù)合墊片是一種具有"壓力自密封"特性的新型墊片。介紹了該墊片在金陵公司的幾個(gè)裝置上的成功應(yīng)用實(shí)例,表明該墊片為解決目前石化裝置的泄漏難題提供了很好的方法。

采用abaqus有限元數(shù)值模擬研究柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的不同金屬骨架在一定齒數(shù)、齒深和齒厚時(shí)的變形特性,在齒數(shù)n=3～7、齒深h=0.3～0.7mm、齒厚t=1～1.6mm參數(shù)組合下的波紋形金屬骨架的壓縮回彈性能較好。復(fù)合墊片的壓縮量主要由柔性石墨提供,而回彈量則主要取決于金屬骨架的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)。對(duì)波紋形金屬骨架與柔性石墨復(fù)合后的墊片的壓縮回彈性能進(jìn)行了數(shù)值研究,以復(fù)合墊片最佳壓縮率和最大回彈率為目標(biāo),對(duì)金屬骨架的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后的波紋形復(fù)合墊片的骨架結(jié)構(gòu)參數(shù)為齒數(shù)n=3,齒深h=0.7mm和齒厚t=1mm;柔性石墨層厚度t=1.5mm。

論述了柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片的基本結(jié)構(gòu)、冶金管道系統(tǒng)的應(yīng)用和性能特點(diǎn)。研究表明柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片具有良好的壓縮回彈性能、密封性能和耐熱性能,適合石油、化工、金屬冶煉等高溫高壓行業(yè)使用。

介紹了螺紋鎖緊環(huán)換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以及雙金屬自密封波齒復(fù)合墊片在高壓、高溫、大直徑螺紋鎖緊環(huán)換熱器上成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。闡述了新型雙金屬自密封波齒復(fù)合墊片的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、工作原理和性能特點(diǎn)。實(shí)踐表明,雙金屬自密封波齒復(fù)合墊片不但繼承了以往各種墊片的優(yōu)異性能,而且具有優(yōu)異的壓力、溫度均布性和追隨補(bǔ)償性。

本文論述了柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片的基本結(jié)構(gòu)、鋼鐵冶煉系統(tǒng)的應(yīng)用和性能特點(diǎn)。研究表明柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片具有良好的壓縮回彈性能、密封性能和耐熱性能，適合煉鐵、煉鋼等高溫高壓設(shè)備使用。

HG20629-97鋼制管法蘭用柔性石墨復(fù)合墊片(美洲體系)

針對(duì)設(shè)備法蘭選用復(fù)合波齒金屬墊的一批換熱器在產(chǎn)品耐壓試驗(yàn)中發(fā)生泄漏、需要重新緊固螺柱后才能通過(guò)耐壓試驗(yàn)的問(wèn)題,抽取兩個(gè)墊片實(shí)物進(jìn)行了部分項(xiàng)目檢測(cè),結(jié)合前人的研究成果進(jìn)行綜合分析,判斷主要是墊片回彈率欠缺引起了泄漏。同時(shí)肯定了這次泄漏事故的墊片結(jié)構(gòu)及其表現(xiàn)符合前人的研究結(jié)果,即骨架波齒越高或骨架超出一定厚度后其越厚則回彈率越低。提出了與骨架材料和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)有關(guān)的值得進(jìn)一步研究的5個(gè)問(wèn)題。針對(duì)波齒復(fù)合墊片產(chǎn)品工程應(yīng)用的現(xiàn)狀,提出了關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)修訂的4點(diǎn)建議。