摘要:通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 對(duì)內(nèi)外環(huán) V 形金屬石墨 纏繞墊片的壓縮回彈和密封性能進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)研究, 找出性能最佳的結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)。 并通過改變參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn), 找出參數(shù)對(duì)其性能影響的規(guī)律性。 結(jié)果表明:鋼帶的角度、 徑向壓緊力、 切向拉緊力對(duì)纏繞墊片的性能有直接的影響, 且前兩者對(duì)墊片性能有顯著的影響;在其它條件一定時(shí), 隨著徑向壓緊力的增大, 回彈率增大, 泄漏率降低, 壓縮率降低;角度為 95.9°和 80.9°的墊片分別在 60 ～ 70 M P a、 50 ～ 60 M P a之間基本上都發(fā)生屈服, 且有明顯的屈服平臺(tái);鋼帶角度 111. 6°、 鋼帶切向力 14.7 N、 墊片徑向力 0.3 M P a組合和鋼帶角度 95.9°、 鋼帶切向力 14.7 N、 墊片徑向力 0.25 M Pa組合的墊片性能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出國標(biāo)的要求, 且無論是從外觀質(zhì)量還是內(nèi)在性能均達(dá)到國際先進(jìn)水平。
V形金屬石墨纏繞式墊片是一種優(yōu)良的密封元件, 在石油、化工、冶金、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)60年代初隨著引進(jìn)裝置進(jìn)入國內(nèi)市場 , 到目前已基本上實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。由于纏繞墊片占法蘭連接系統(tǒng)中靜密封件的70%以上 , 因此其性能的優(yōu)劣決定了密封的可靠性。近年來 , 在國內(nèi)有些高等學(xué)校、 設(shè)計(jì)研究及生產(chǎn)應(yīng)用單位的共同努力下 , 纏繞式墊片的研究工作取得了一定的進(jìn)展。目前國內(nèi)纏繞墊片的生產(chǎn)廠有幾百家 , 每年生產(chǎn)能力千萬噸以上 , 但由于技術(shù)和生產(chǎn)水平比較落后 , 存在著品種單一、 規(guī)格不全、 設(shè)備簡陋、 性能質(zhì)量不穩(wěn)定等問題 , 以致生產(chǎn)的墊片性能差別較大 , 許多墊片使用效果達(dá)不到國外同類產(chǎn)品的水平。在文獻(xiàn) [ 4] 中 , 曾對(duì) 4 個(gè)廠家生產(chǎn)的同種材料、 同種規(guī)格的基本型纏繞墊片進(jìn)行了部分性能試驗(yàn) , 結(jié)果差別很大 , 有的項(xiàng)目竟然差 50%左右。另外 , 1996年 11月份由化工部靜密封檢測中心對(duì)幾十家生產(chǎn)的纏繞墊片進(jìn)行抽樣檢測(本文作者直接負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作 ), 竟然沒有一家產(chǎn)品能夠滿足全部性能指標(biāo)。由此可見 , 對(duì)纏繞墊片的優(yōu)化研究 , 既可以充分發(fā)揮纏繞墊片的優(yōu)勢 , 又可提高它的使用范圍。本文作者對(duì)此作了較為深入的研究 , 其結(jié)果證明了這一工作的重要性。 1鋼帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 作為纏繞式墊片的主要結(jié)構(gòu)和支撐構(gòu)架 , 鋼帶幾何結(jié)構(gòu)尺寸是直接影響墊片性能的十分重要的參數(shù) , 設(shè)計(jì)時(shí)主要是借鑒美國 API標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)數(shù)據(jù) , 利用成型金屬鋼帶的彈塑性和非金屬帶的密封性能來滿足法蘭連接系統(tǒng)的密封要求 , 即達(dá)到與系統(tǒng)變形協(xié)調(diào)一致。
2 試驗(yàn)及結(jié)果分析
試驗(yàn)主要是對(duì) 3種鋼帶角度下的不同工藝參數(shù)的纏繞墊片的壓縮 -回彈、 密封性能進(jìn)行測定。試驗(yàn)是利用狀態(tài)方程法在剛性法蘭試驗(yàn)裝置上 , 通過計(jì)算機(jī)控制墊片加載、 卸載過程 , 并由計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)。
試驗(yàn)條件為預(yù)緊壓力 70MPa, 試驗(yàn)介質(zhì)壓力 5.5 MPa, 介質(zhì)為 99.9%氮?dú)?, 室溫加載 , 卸載速度為 0.5 MPa /s。試驗(yàn)采用三因子三水平正交試驗(yàn) , 即選取 L9 (34 )安排試驗(yàn) , 以尋求最佳結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù) , 試驗(yàn)墊片為 DN 80 PN 5.0內(nèi)外環(huán)石墨 纏繞墊片。
3 結(jié)論
(1) 通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) :鋼帶的角度 、 徑向壓緊力 、切向拉緊力對(duì)纏繞墊片的性能有直接的影響 , 且前兩者對(duì)墊片性能有顯著的影響。
(2) 在其它條件一定時(shí) , 隨著徑向壓緊力的增大 , 回彈率增大 , 泄漏率降低 , 壓緊力小于 0.3 MPa, 壓縮率降低 。
(3) 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 角度為 95.9°和 80.9°的墊片分別在 60 ～ 70 MPa、 50 ～ 60 MPa之間基本上都發(fā)生屈服 , 且有明顯的屈服平臺(tái) , 其原因主要與墊片的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)對(duì)墊片的強(qiáng)度、 剛度的影響有關(guān)。
(4) 鋼帶角度 111.6°、 鋼帶切向力 14.7 N 和墊片徑向力 0.3MPa組合和鋼帶角度 95.9°、 鋼帶切向力 14.7 N 和墊片徑向力 0.25MPa組合下的墊片性能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出國標(biāo)的要求 , 且無論是從外觀質(zhì)量還是內(nèi)在性能均達(dá)到國際先進(jìn)水平。 |
