沿垫片径向由内向外温度逐渐下降,表里温度相差约16K。从图7可以发现,垫片周向温度分布比照均匀,最高温度与最低温度相差不到1K。
出螺栓和螺母温度分布,可以发现,螺栓温度由中心截面向两头逐渐下降,并且沿法兰盖外径向由内向外逐渐下降。螺母与法兰触摸面处温度最高,是因为螺栓螺母的温度首先是在此处由法兰传递过来的,其他,法兰材料的导热系数比螺栓孔空气层的当量导热系数要大许多。
垫片应力沿径向分布的比照操作工况下,垫片密封比压不应低于mP=9为垫片系数,取3;P为内压,取3 MPa)。
升温后垫片应力大于9MPa,不会泄露。但是因为高温下垫片会产生蠕变,紧缩量渐渐的变大,回弹才干越来越差。当蠕变量较小时,若垫片应力仍大于mP,垫片应不会泄露,此时液压法兰无需热紧;但当蠕变量较大时,垫片应力有或许小于mP,此时垫片会产生泄露,需求考虑热紧。
操作工况下的螺栓应力分布沿长度方向螺栓内侧应力分布,沿长度方向平板法兰外侧应力分布。中长度为0和100mm的点别离标明螺柱顶端截面和底端截面内侧的两点,长度为0和100mm的点别离标明螺柱顶端截面和底端截面外侧的两点。盲板法兰上最大应力产生在螺母与上、下法兰相触摸方位附近,两头应力较小。
比照可知螺栓因为遭到弯矩作用,内侧受拉,外侧受压,在预紧力与弯矩的一同作用下内侧拉应力较大,外侧较小。加内压后对焊法兰螺栓全体应力分布趋势与预紧时一起,但应力有所增加。升温后平焊法兰两头应力明显增大,其他部位稍有增加为充沛的使用材料和减轻结构重量,以无缺螺纹法兰为原型,沿法兰环周向在相邻螺栓之间的圆环段预制必定形状的堵截。预制堵截的径向深度不逾越颈底部最大厚度处,沿周向不能与螺检头和螺母干。为坚持联接结构对称性,法兰环面上各螺栓之间口形状相同。考虑的典型堵截形状有矩形、半圆形和V形。法兰环预制堵截后,构重量减轻,若以原无缺法兰环(不含锥颈和管壁有些)重量为100%,则三种带堵截法兰别离减重%、20%和25%。
有限元模型选用三维有限元模型模拟无缺和带堵截的螺栓法联接。考虑轴对称载荷时,相邻螺栓之间几何形状同,满足旋转对称条件,因此只需对全体结构沿圆周松套管法兰环堵截形状的八分之一切块进行建模。这篇文章运用AbaqusoV6.7非线性有限元软件做核算,对法兰和螺栓都选用8节点带内自由度的三维实体单元C3D8I进行离散,该单元因为在形状函数中引入了非调和方式,因此具有比较好的弯曲模拟能力。法兰和螺栓的几何实体经过恰当切开后,均可以使用扫掠(sweep)网格区别方法生成网格,经试算后判定网格密度,特别在螺栓孔周围和法兰锥颈倒角区域对网格进行细化处理,离散后的有限元网格法兰联接中存在着凌乱的触摸、抵触和预紧耦合举动核算时总共考虑三组面一面触摸联络,上、下法兰联接面触摸,上法兰顶面与螺栓头底面触摸,下法兰顶面与螺母底面触摸。触摸法向举动定义为硬触摸联络,即当空地为零时。触摸面可以完刚性地传递正应力,而假设空地大于零时,触摸面间能传递任何节点力。触摸切向考虑抵触,选用经典库仑抵触力模型.各触摸面抵触因数均取为0.15。
法兰上应力较大的区域首要会合在法兰环与锥颈倒角过渡以及螺栓孔附近区域。表I中给出紧固后和施加外载荷后,四种结构在凹凸面管法兰一锥颈倒角区域和螺栓孔附近区域的最大应力作用。在螺栓预紧力和外载荷作用下,法兰产生弯曲和改动变形,在法兰环与锥颈联接处产生弯曲应力。由表1可知。四种类型的法兰,其倒角区域的弯曲应力在施加外载后都明显增大。A类型的法兰,其弯曲应力值明显高于其他堵截类型的法兰,较无堵截法兰增大34%。这是因为被切除许多材料后。法兰环刚度明显下降,在相同的预紧力下,法兰的紧缩变形量较其他类型法兰更大,法兰颈部弯曲变形和弯曲应力也随之增加。切除材料的体积是影响法兰锥颈倒角处最大应力值的首要要素。
在螺栓孔附近区域,平焊管法兰遭到螺头和螺母对它的触摸揉捏作用,出现较大的应力会合,最大触摸压应力数值大小首要遭到螺栓预紧力大小的影响,而堵截和堵截形状对其影响不明显。外载荷对紧固联接有卸载作用,因此施加外载荷后。
不锈钢法兰螺母和一般的不锈钢六角螺母尺度与螺纹标准根本相同,只不过比不锈钢六角螺母比较,不锈钢法兰螺母是垫片和螺母是一体式的,并且鄙人面有防滑的齿纹,这样增大了螺母与工件的表面积触摸,比较一般螺母加垫圈的组合,更结实和拉力更大。
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