带防松弛垫圈的螺栓法兰连接结构的泄漏率预测方法

摘要

一种带防松弛垫圈的螺栓法兰连接结构的泄漏率预测方法，针对现有带防松弛垫圈螺栓法兰连接结构泄漏率无法预测的缺陷，通过建立带防松弛垫圈的螺栓法兰连接的变形协调方程、计算垫片的预紧和工作应力，依据紧密性理论，建立带防松弛垫圈的螺栓法兰连接结构的泄漏率预测方法，从而实现连接结构的泄漏率预测。本发明所涉及的带防松弛垫圈的螺栓法兰连接结构的泄漏率预测方法计算原理和方法简单，预测结果准确，可以广泛应用于包括高温高压且温度和压力均有较大波动场合下该种连接结构的泄漏率预测计算。

主权项

1、一种带防松弛垫圈的螺栓法兰连接结构的泄漏率预测方法，其特征是包括以下步骤：a)根据螺栓的变形量公式Δl＝l_B2-l_B1计算螺栓总的变形量Δl，式中l_B1为预紧工况下螺栓长度、l_B2为操作工况下螺栓长度；b)通过防松弛垫圈回弹量公式ΔD＝D_压-D_弹计算防松弛垫圈回弹量ΔD，式中D_压为预紧时防松弛垫圈的轴向压缩量，D_弹为操作时的轴向压缩量；c)通过垫片操作工况条件下的变形量公式ΔD₁＝D_K-(D_G+D_P)计算垫片操作工况条件下的变形量ΔD₁，式中D_K为预紧时垫片的压缩量、D_G为操作时垫片的压缩量，D_P为垫片蠕变量；d)通过法兰操作工况条件下的变形量公式ΔD_F＝2(D_F2-D_F1)-2D_Ft计算法兰操作工况条件下的变形量ΔD_F，式中D_F1、D_F2分别为螺栓中心圆处两个法兰的位移，D_Ft为法兰环的轴向热膨胀变形量；e)将压缩过程中垫片应力与变形关系式与卸载过程中垫片应力与变形关系式$\frac{S_G}{S_K}=A_S+B_S{\left[\frac{D_G}{D_K}\right]}^{(A_T+B_T{T}_2)}---\left(5\right)$代入变形协调方程2(D_压-D_弹)+D_K-(D_G+D_p)＝(l_B2-l_B1)+2(D_F2-D_F1)-2D_Ft (6)计算得到垫片残余压紧应力S_G；以上各式中，S_K为垫片的预紧应力、A_C、B_C、N_C、A_S、B_S、A_T、B_T为垫片压缩的回归系数；并根据试验条件下垫片的密封性能公式计算试验室条件下的泄漏率L，式中，P为操作介质压力，A_L、M_L和N_L均为试验得到的回归系数；f)根据泄漏率修正公式获得系统实际泄漏率L_R，式中，b₁、b₂分别为试验垫片和实际垫片的有效密封宽度、η₁为试验介质在试验温度下的粘度、η₂^t为实际介质在操作温度下的粘度。