新型压力容器法兰密封结构的有限元接触分析李，静刘敏珊董其伍郑州大学工学院热能工程研究中心下对压力弈德元愚进了了接，分析，糊，元分步，技术，了主腧预紧以及加压过程中主法兰的应力场和位移场情况，对主法兰密封面的变形状态进行了研究。分析结果从数值上证明了类形密封环具有良好的密封性能。
问的提出12随着石油化工等行业向高温高压和大型化方向发展，国内外许多单位和技术团体纷纷开展了金属垫片密封研究。在螺栓法兰连接中，垫片是影响连接密封性能的关键性元件，因此，垫片的力学性能和密封性能研究直是螺栓法兰连接研究中的重点3.为解决某厂反应釜密封泄漏问，郑州大学工学院热能工程研究中心研制了新型类。形密封环。该密封结构由20钢制成，与预紧螺栓组成密封结构实现面接触全自紧密封。该结构具有密封可靠，使用安全，装拆方便，加工简化等优点。适用于中高压塔反应釜换热器等压力容器端部的密封。
笔者在此对该结构的设计制造进行介绍，并给出力学解析分析。同时采用有限元法对类，蚊芊饣吩，预紧状态和设计压力状态下进行接触弹塑性分析利用有限元分步加载技术模拟主螺栓预紧以及加压过程中主法兰的应力场和位移场情况，对主法兰密封面的变形状态进行了研究，对结构的密封性能进行了评价。
压力容器的设计参数及密封原理压力各器的内半径50，1筒体壁厚如，主法兰外直径105，封头形式为椭圆，主法兰密封形式为类，形设计压力6.4，4工作压力6河，4设计温度200.0，密封环材料20钢，法兰材料16取法兰结构2，该压力容器为钢制压力容器，其顶盖法兰与筒体法兰用36根厘36的螺栓进行联接。
1封头2上法兰；3下法兰；4筒体压力容器的密封是由法兰面间的密封环的相互挤压实现的。若该处上下法兰间的错位量大于设计要求，则有可能造成类形环面或密封面受到损伤而导致密封失效。而新型的密封环材料采用普通的20钢，密封时有3个接触面，旦压力容器工作，其内压就将直接作用于环内腔。此时类，形环在内腔压力的作用下产生轴向的拉伸变形，产生较大的接触力，实现自紧密封。
新型压力容器密封环采用的是20钢类形密封环。密封设计的类形环压缩比为1脱，在此压缩比下类形环的预紧阶段压缩量为4，考虑在高温2000下伴随有蠕变的可能性，安全系数取为1.6在实际分析中类。形环允许的压缩量取有限元弹塑性接触分析压力容器有限元计算时采用维轴对称模型。
计算用的有限元分析软件是人，83软件。计算单元采用4节点轴对称边形单元。3为有限元计算网格模型。
在接触面应力集中区域网格进行加密。接触单元选择面面接触单元，该接触单元支持低阶和高阶单元，支持有大滑动和摩擦的大变形，协调刚度阵计算，单元不对称刚度阵的选项，允许有自然的或网格离散引起的面不连续。接触面上共布置74个均匀分布的接触点。单元总数1422个。当对网格再加密1倍试算后，计算结果相差在3以内，所以现在采用的网格划分密度能够满足计算精度的要求。对于结构和载荷的周向不对称，计算中将其处理成沿螺栓中心圆环上的均布面力151.
本模型分析以，8为准则，建立理想弹塑性模型。指定类。形环为接触体，计算中考虑由于相互接触而产生的接触应力和变形。在螺栓预生塑性变形的准确性，对接触面区域进行网格加密，以便准确显塑性区的扩展情况。螺栓加载计算过程分为50个增量步，将螺栓力逐步加到预定效果，便于观察密封环接触处在整个预紧过程中应力变形场以及错动量的变化。加压阶段采用个增量步来模拟压力容器内的加压过程。
在做面掘接触分析时，如果收敛速度很慢，适当调整参数巧和，0.计算过程中，法向接触刚度因子服为最大的渗透范围町，取值5初始渗透的容许范围定义为接触分析结果与讨论1.预紧阶段反应釜在预紧时，采用位移加载。预紧结束后接触区的应力及变形云4，由4明显看出位移加载后密封环的变形情况，预紧结束后，这时出现整个过程中最大的轴向应力，=844肘，4这是由于使用双线性各项同性选项，需要关心的是开始出现局部的塑性变形的点及屈服区域。
未变形轮廓相比，内缘相对错位量1.，1.在接触区最大应力为469厘，4其压应力发生在上下法兰接触区单元。
2.加压阶段加压阶段结束整个筒体顶盖向外膨胀，其整体变形和接触区的局部变形5.与预紧相比法兰间隙增加20以1接触区分离点增多不明显。这说明类0形密封环的自紧密封效果很好，加压下内缘错位量有所改善，错位量减小到0.8 1同样错位量在允许的变化之内。这时最大轴向应力，仍然很大，但已下降近404而环没有扩大。接触区压应力发生在上下法兰接触区单元，最大应力为406厘，结果明，无论是预紧状态还是设计压力状态，新型类。形密封环都能满足密封要求。
功用于某厂反应釜上，取得较好效果。
1丁伯民，黄正林，高压容器化工设备设计全书。北京化学工业出版社，2003 3蔡仁良。国外压力容器及管道法兰设计技术研允进展。石油化工设备，2003，32134，37 4左卫东，于溯源，刘俊杰等。1高温气冷堆压力容器主法兰结构的有限元接触分析。核动力工程，20022结论通过对类形密封环有限元分析，得到了压力容器的主法兰结构在预紧状态和设计压力状态情况下的接触弹塑性结果，从数值上证明了类。形密封环具有良好的密封性能。目前，该密封环已成工程的研究。地址450002河南省郑州市。电话0371本文编辑刘峰，信息广角2005中国国际加油加气站高新技术及设备展览会将举办随着我国成品油零售和批发业务将陆续对外开放，日渐激烈的中外石油公司的竞争和国家环保标准的日益提高加快了中国加油加气站设备改造和技术升级的步伐，使加油加气站面临前所未有的挑战和机遇。为了加强行为交流，促进中国加油加气站技术与装备的快速发展，结合中国石油加油加气站的发展现状及新标识的推广，中国石油炼油与销售公司将于2005年月23，25日在中国国际展览中心举办2005中国国际加油加气站高新技术及设备展览会。
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据了解，展会期间还将举办2005中国国际加油加气站高新技术发展论坛加油加气站技术设备采购洽谈会以及新广品新技术发布会等。
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