The invention discloses a time-related method for predicting the leakage rate of high-temperature bolted flange joints, including S1, dimension, material and load parameters of bolted flange joints, S2, Gasket parameters based on tightness and leakage rate calculation formula of bolted flange joints at room temperature, S3, finite element model of bolted flange joints, S4, thermodynamic analysis method, and so on. The results of temperature field distribution are obtained; S5, the initial gasket stress_(0) at high temperature is obtained by sequential coupled thermal stress analysis method; S6, the creep analysis of high temperature bolted flange joint is carried out to obtain the operating gasket stress_(t) related to time at high temperature; S7, the leakage rate calculation formula of bolted flange joint at high temperature is established; S8, the high temperature bolted flange joint is calculated and obtained. Time-dependent leakage rate of head during long-term service. The advantage of the invention is that it can predict the change trend of leakage rate of bolted flanged joints during high temperature and long service period, and can obtain real-time leakage rate.
【技术实现步骤摘要】
一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法
本专利技术涉及高温静密封
,尤其是一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法。
技术介绍
螺栓法兰接头广泛应用于石油、化工、能源、电力行业中,在实际运行过程中,螺栓法兰接头的泄漏时常发生。通常包括两类泄漏方式,一是突发性泄漏,包括安装阶段由于螺栓法兰接头安装不当导致的垫片压溃或者偏转量过大从而产生的泄漏,以及运行过程中由于螺栓法兰接头突然受到压力、温度等载荷的剧烈波动或者受到弯曲载荷从而产生的泄漏;二是螺栓法兰接头在长时运行过程中由于材料劣化或者蠕变松弛导致的泄漏。第二种情况多针对在高温环境下长期服役的螺栓法兰接头。在流程工业中,有相当大比例的螺栓法兰接头处于高温环境下长期服役。高温螺栓法兰接头在长期服役过程中,由于温度、压力等的长期作用,一方面螺栓会发生应力松弛,导致垫片压紧应力减小;另一方面,螺栓、法兰及垫片会发生变形协调和应力重分布。这都将加剧垫片应力的不均匀性,引起密封性能下降,甚至发生泄漏。因此,在高温下,螺栓法兰接头的密封性能是随时间不断劣化的,探明高温螺栓法兰接头在长周期服役过程中的泄漏率变化具有重要工程意义。近年来,随着社会经济的发展和环保意识的提高,国家对过程工业中的挥发性有机物逸散控制也越来越严格。螺栓法兰接头的泄漏率控制也提上了日程。不过,要控制螺栓法兰接头在高温服役过程中的泄漏率,需要首先知道螺栓法兰接头的泄漏率在高温长周期服役过程中的变化规律。与时间相关的高温螺栓法兰接头的泄漏率可以通过开展高温螺栓法兰接头长时服役过程中的泄漏率测试试验获得,但是试验方法需要搭建相关设备,且 ...
【技术保护点】
1.一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法,其特征在于,具体步骤如下:S1、获知螺栓法兰接头中法兰(1)、螺母(2)、垫片(3)、螺柱(4)各部件的规格尺寸、材料、螺栓法兰接头内部压力P、服役温度,服役温度为高温;基于选定的紧密度等级,确定螺栓载荷Wm0;S2、根据螺栓法兰接头泄漏率的室温试验方法,获得基于紧密度的垫片参数G,垫片参数G包含Gb、a和Gs三个参数;以及获得室温下螺栓法兰接头的泄漏率L与室温下的操作垫片应力σ、室温下的装配垫片应力σg、垫片参数G、螺栓法兰接头内部压力P之间的关系;S3、采用有限元计算方法,建立螺栓法兰接头的有限元模型;S4、在有限元模型上施加温度边界条件,采用热力学分析方法,计算高温下螺栓法兰接头的温度场分布,获得温度场分布结果;S5、将温度场分布结果作为载荷边界条件之一,同时施加螺栓法兰接头内部压力P和螺栓载荷Wm0载荷边界条件,采用顺序耦合热应力分析方法,进行高温螺栓法兰接头热‑结构耦合应力场分析,得到长周期服役初始时刻t=0时的高温螺栓法兰接头的初始垫片应力σ(0);S6、保持螺栓法兰接头内部压力P和螺栓载荷Wm0的载荷边界条件,保持螺柱长 ...
【技术特征摘要】
1.一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法,其特征在于,具体步骤如下:S1、获知螺栓法兰接头中法兰(1)、螺母(2)、垫片(3)、螺柱(4)各部件的规格尺寸、材料、螺栓法兰接头内部压力P、服役温度,服役温度为高温;基于选定的紧密度等级,确定螺栓载荷Wm0;S2、根据螺栓法兰接头泄漏率的室温试验方法,获得基于紧密度的垫片参数G,垫片参数G包含Gb、a和Gs三个参数;以及获得室温下螺栓法兰接头的泄漏率L与室温下的操作垫片应力σ、室温下的装配垫片应力σg、垫片参数G、螺栓法兰接头内部压力P之间的关系;S3、采用有限元计算方法,建立螺栓法兰接头的有限元模型;S4、在有限元模型上施加温度边界条件,采用热力学分析方法,计算高温下螺栓法兰接头的温度场分布,获得温度场分布结果;S5、将温度场分布结果作为载荷边界条件之一,同时施加螺栓法兰接头内部压力P和螺栓载荷Wm0载荷边界条件,采用顺序耦合热应力分析方法,进行高温螺栓法兰接头热-结构耦合应力场分析,得到长周期服役初始时刻t=0时的高温螺栓法兰接头的初始垫片应力σ(0);S6、保持螺栓法兰接头内部压力P和螺栓载荷Wm0的载荷边界条件,保持螺柱长度不变,进行高温螺栓法兰接头的蠕变分析,获得高温螺栓法兰接头在长周期服役过程中与服役时间t相关的操作垫片应力σ(t),σ(t)包括t=0时的初始垫片应力σ(0);S7、建立高温下螺栓法兰接头的泄漏率L(t)与高温下的操作垫片应力σ(t)、高温下的装配垫片应力σ′g、垫...
【专利技术属性】
技术研发人员:薛吉林,陈学东,范志超,王璐,聂德福,吴乔国,周煜,
申请(专利权)人:合肥通用机械研究院有限公司,合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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