高温高压下法兰密封失效的原因

原创 胡伟明  2020-06-17 20:56:00  阅读 125 次 评论 0 条
摘要:

温差应力在高温下,由于法兰的工作温度比螺栓高,法兰的轴向伸长比螺栓大,引起螺栓的温差应力,这种温差应力与由压力引起的拉伸应力叠加,会造成螺栓的屈服或蠕变。另外,在高温流体作用下,筒壁温度高,会产生膨胀变形,引起法兰偏转,增加螺栓负荷。螺栓拉长和法兰变形,使垫片压紧力降低,造成泄漏。自紧式密封自紧式密封的法兰连接(例如透镜式金属垫)在高温下也可能泄漏。原因是在升温时,由于法兰大,升温慢,透镜垫却升温快,透镜垫热膨胀受到法兰约束,产生较大的热应力,与垫片所受预紧应力叠加,其合成应力很易超过屈服限,产

温差应力

在高温下,由于法兰的工作温度比螺栓高,法兰的轴向伸长比螺栓大,引起螺栓的温差应力,这种温差应力与由压力引起的拉伸应力叠加,会造成螺栓的屈服或蠕变。另外,在高温流体作用下,筒壁温度高,会产生膨胀变形,引起法兰偏转,增加螺栓负荷。螺栓拉长和法兰变形,使垫片压紧力降低,造成泄漏。

自紧式密封

自紧式密封的法兰连接(例如透镜式金属垫)在高温下也可能泄漏。原因是在升温时,由于法兰大,升温慢,透镜垫却升温快,透镜垫热膨胀受到法兰约束,产生较大的热应力,与垫片所受预紧应力叠加,其合成应力很易超过屈服限,产生应力松弛和垫片残余变形,在降温时,由于垫片冷却比法兰快,造成压紧力不足而泄漏。如此循环多次,残余变形均积累将使压紧力越来越不足,以致造成泄漏。

垫片

垫片负荷由于筒体、法兰及螺栓之间存在温差而发生变化,当法兰连接承受的内压由低到高时,垫片负荷减小,但当法兰温度高于螺栓温度时,垫片载荷随着增大,而当筒体温度高于法兰温度时,垫片载荷随着减小,当垫片载荷小于密封所需的载荷时,则发生泄漏现象。因此,壳体和法兰温差越大,就越要加大预紧载荷,或者在运转中,必须再紧螺栓。在操作时,垫片变形和载荷处于平衡状态,但在停止操作时,平衡被破坏,垫片及垫片压紧面则承受过大的压力,容易引起垫片疲劳和螺栓松弛。

非对称热变形

非对称热变形引起法兰泄漏,当法兰周向有温差时,其变形也不同,垫片负荷也在周向上变化。预紧螺栓时,栽荷也不可能是均匀的。加上不均匀的热变形,局部处的垫片载荷小于密封所需的载荷时,也会发生泄漏。

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