柔性石墨金属缠绕垫片的性能和工艺参数研究

发布时间：2025-07-09 05:28

　　柔性石墨金属缠绕垫片(下称金属石墨缠绕垫片)由一定形状和尺寸的金属带(通常是V形或W形)与柔性石墨填充材料交替缠绕而成,以其结构简单、密封性能优良等特点广泛应用于石油化工、核电、船舶等流程工业领域。目前,国内对金属石墨缠绕垫片工艺参数的研究不够深入、检测标准欠完善,仍以70 MPa作为测试应力,造成金属石墨缠绕垫片分级不明确,有些垫片性能虽能满足测试标准要求,但在实际使用时仍会出现压缩量不足或压溃等问题而导致密封失效。本文针对流程工业领域广泛应用的内外环型金属石墨缠绕垫片,采用试验和有限元模拟分析相结合的方法,研究工艺参数对其性能的影响规律。主要工作如下:首先,选定缠绕密度、顶紧气压和定位环安装尺寸为金属石墨缠绕垫片的主要工艺参数,根据确定的工艺参数制作标准试验样件,并进行压缩回弹试验,结果表明:随着缠绕密度和顶紧气压的增加,垫片的压缩性能降低,回弹性能增加;随着定位环安装尺寸的增大,垫片的压缩性能增加,回弹性能降低。其次,采用商用有限元软件ABAQUS建立金属石墨缠绕垫片的二维轴对称有限元模型,对其压缩回弹过程进行了非线性弹塑性分析。结果表明:数值模拟得到的压缩回弹曲线与试验曲线变化趋...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1压力管道系统

压力管道是核电、石油、石化等流程工业领域中最重要的配套设备之一,包括所有承受内压或外压的管路系统。在核电站、石油化工设备正常运行过程中,压力管道中(见图1-1)运行高温、高压、有毒有害或强腐蚀性介质,保证介质密封不泄漏是核电站、石油化工等流程工业设备安全运行的重要保障。目前,核电....

图1-2缠绕式垫片[8]

缠绕式垫片(见图1-2)的主体部分由一定形状(通常为V型或W型)的金属带和非金属填充材料相间缠绕而成,具有一定的强度、刚度、多道密封和自紧作用,对法兰面的粗糙度不敏感,有利于吸收压力、温度变化和机械振动的影响,是法兰连接系统中的重要密封元件。缠绕式垫片的缠绕层最内圈和最外圈有2-....

图1-3缠绕式垫片压溃

基本型缠绕式垫片只具有缠绕层,不安装内环和定位环,主要适用于榫槽面法兰,利用法兰的榫槽面限制垫片变形,一般用于压力和温度不高的工况。基本型缠绕式垫片压缩过程中存在载荷极限,超过极限载荷会产生压溃失效,见图1-3;压溃之后密封介质流经垫片处容易产生流体涡流,涡流作用使压溃处石墨不断....

图1-4预紧过程[9]

缠绕式垫片起主要密封作用的是填充的非金属材料,在初始预紧状态下,法兰表面传递螺栓预紧力对非金属填料施加轴向载荷,当载荷足够大时,高出金属带断面的非金属填料发生塑性变形填补密封表面的缺陷,阻塞接触面的泄漏通道,同时压缩变形使非金属材料本身微小泄漏通道不断减小,形成初始密封(见图1-....

本文编号：4057233