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)備運行、人員安全、經(jīng)濟損失、環(huán)境污染等問題。金屬透鏡墊密封面為兩個球面，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，且其接觸面寬度會隨接觸面上的作用力變化而變化。在工程實際使用中對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識，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、開展了兩個方面的試驗研究：一是預(yù)緊載荷下透鏡墊表面接觸寬度大小的測量；二是透鏡墊系統(tǒng)密封性能試驗的研究。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。將試驗測得接觸寬度、有限元模擬計算得到的接觸寬度與文獻及利用相關(guān)標準計算的接觸寬度的結(jié)果進行了對比分析。再結(jié)合試驗以及有限元模擬對透鏡墊系統(tǒng)在操作工況下的密封特性進行分析研究。最后利用兩個具體的算例

3、對幾種常見的透鏡墊計算方法進行了分析，深入地討論它們在計算中所存在的問題，得到如下的結(jié)論：
　　1）透鏡墊的實測接觸寬度與理想彈塑性的有限元模擬計算方法所得的結(jié)果較吻合，也與當歐盟壓力容器標準EN13445.3-G公式中Qmax取2ReL時計算的結(jié)果較接近。
　　2）透鏡墊表面接觸壓力近似呈拋物線分布。當表面接觸壓力超過2倍的屈服強度后，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)