柔性石墨金属波齿复合垫片应力松弛特性试验研究

介绍了柔性石墨金属波齿复合垫片的基本结构、性能特点和应用情况,表明其具有较好的压缩回弹性能和可靠的密封性能,是高温、高压和苛刻工况的一种理想密封垫片。

垫片的蠕变-应力松弛特性对螺栓法兰密封连接系统的可靠性有显著的影响。作者按照gb/t19066.3的实验条件对标准规格为d65.5mm×50.5mm×2.5mm3种不同几何尺寸的金属(06cr19ni10+柔性石墨)波齿复合垫片进行蠕变-应力松弛实验研究,从而找出应力松弛特性影响因素及其规律,为工程实践提供科学指导。

从柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架结构入手,在一定的压紧应力(45.0mpa)下,对厚度为3mm和2mm、具有3种不同的圆弧半径、波齿距和齿数的金属骨架采用有限元法进行应力分析,得到了应力分布状态及弹性变形与其结构的关系,可用于优化柔性石墨金属波齿复合垫片的性能结构。分析结果表明:小圆弧直径多齿数波齿垫片具有更好的承载能力,大圆弧直径少齿数波齿垫片具有良好压缩性能。

介绍由金属与膨胀石墨材料复合而成的最新垫片专利产品——波齿复合垫片的结构、性能特点以及它在石油化工、电力等部门的实际应用情况。

新型金属—膨胀石墨复合垫片—波齿复合垫片

在有限元应力分析[1]的基础上,对不同结构参数的柔性石墨金属波齿复合垫片进行压缩回弹性能试验。结果表明:在45mpa的压紧力和相同密封面宽度及一定波齿深度的条件下,压缩率随波齿数的增加而减小(即随波齿圆弧半径的减小而减小),回弹率则相对增大,这一结果与弹性有限元应力分析结果基本一致。

对3.5mpa边界阀法兰密封———柔性石墨金属波齿复合垫片密封的泄漏进行了密封失效分析,并提出了改进方案,解决了垫片密封短期失效问题。

采用有限元和实验方法对柔性石墨波齿复合垫片的压缩回弹性能进行研究,结果表明:柔性石墨波齿复合垫片存在一个最佳波数;垫片的压缩率和回弹率随波齿深度的增大而增大,但回弹率的增长幅度大于压缩率;垫片石墨层的性能对于垫片压缩回弹性能的影响较大,合理地选择石墨对于生产合格优质的垫片意义重大。

某石化公司dcc装置烟机进口管道法兰上的dn900金属波齿复合垫片在开车过程中断裂并泄漏。经过宏观检查,力学性能测试,应力计算,能谱、金相、电镜分析,表明其失效原因是波齿复合垫片骨架材料存在孔洞缺陷和氧化物夹杂。针对失效原因提出了今后使用过程中应采取的防护措施。

以dn50和dn80两种规格的石墨金属波齿复合垫片为研究对象,采用有限元分析方法分析了其在2.5mpa压力作用下的应力分布,从而了解其密封性。结果表明:dn50比dn80轴向应力大50%左右,极值均出现在齿尖处,最大应力远小于材料的弹性极限;dn50比dn80变形大15%左右,计算出的dn50最大压缩率为0.925%,dn80的最大压缩率为0.921%,压缩率都在许用范围之内,dn50的压缩性能强于dn80。

对柔性石墨金属波齿复合垫片的结构参数和力学性能的关系进行了较系统的试验研究，结果表明采用不锈钢为骨架，齿距在3～5mm，柔性石墨密度在1．1g／cm3左右，柔性石墨覆层厚度在1．3mm左右的复合垫片具有较好的力学性能。

建立波齿结构力学模型。选用厚度2．0mm钢板，波齿结构设计采用三种圆弧半径r、三种深度危和三种齿尖平台宽度l，柔性石墨复合层厚度为0．5mm，以gb／t19066．3—2003中规定的试样规格（4,120．5mm×84．5mm×3．0mm）进行三因子三水平压缩一回弹性能优化试验研究。从而找出影响该垫片性能的重要参数及其参数对性能的影响规律，找出性能最佳参数组合，开发高性能产品，为生产实际提供试验依据。

介绍了由金属和石墨构成的波齿复合垫片的结构、性能、应用和试验研究方法,指出了需要进一步研究和解决的问题。对波齿复合垫片采用正交试验方法,设计了三因素三水平试验方案,并对垫片及其骨架的性能分别采用有限元模拟计算和试验进行分析。研究显示该垫片具有良好的压缩回弹性能和密封性能,适用于压力波动较大的场合。

对柔性石墨金属波齿复合垫片的结构参数和力学性能的关系进行了较系统的试验研究，结果和不锈钢为骨架，齿距在３～５ｍｍ，柔性石墨密度在１．１ｇ／ｃｍ＾３左右，柔性石墨覆层厚度在１．３ｍｍ左右的复合垫片具有较好的力学性能。

GBT19066.2-2003柔性石墨金属波齿复合垫片管法兰用垫片尺寸

工程建设中难免出现复杂情况,装置运行中难免出现压力和温度的波动,现有的垫片的密封性能已难以满足这些要求。近期由广州市东山南方密封件公司研制开发的专利产品-双金属自密封波齿复合垫片是一种具有"压力自密封"特性的新型垫片。介绍了该垫片在金陵公司的几个装置上的成功应用实例,表明该垫片为解决目前石化装置的泄漏难题提供了很好的方法。

采用abaqus有限元数值模拟研究柔性石墨金属波齿复合垫片的不同金属骨架在一定齿数、齿深和齿厚时的变形特性,在齿数n=3～7、齿深h=0.3～0.7mm、齿厚t=1～1.6mm参数组合下的波纹形金属骨架的压缩回弹性能较好。复合垫片的压缩量主要由柔性石墨提供,而回弹量则主要取决于金属骨架的结构形式和参数。对波纹形金属骨架与柔性石墨复合后的垫片的压缩回弹性能进行了数值研究,以复合垫片最佳压缩率和最大回弹率为目标,对金属骨架的结构参数进行了优化,优化后的波纹形复合垫片的骨架结构参数为齿数n=3,齿深h=0.7mm和齿厚t=1mm;柔性石墨层厚度t=1.5mm。

论述了柔性石墨复合增强垫片的基本结构、冶金管道系统的应用和性能特点。研究表明柔性石墨复合增强垫片具有良好的压缩回弹性能、密封性能和耐热性能,适合石油、化工、金属冶炼等高温高压行业使用。

HG20629-97钢制管法兰用柔性石墨复合垫片(美洲体系)

针对设备法兰选用复合波齿金属垫的一批换热器在产品耐压试验中发生泄漏、需要重新紧固螺柱后才能通过耐压试验的问题,抽取两个垫片实物进行了部分项目检测,结合前人的研究成果进行综合分析,判断主要是垫片回弹率欠缺引起了泄漏。同时肯定了这次泄漏事故的垫片结构及其表现符合前人的研究结果,即骨架波齿越高或骨架超出一定厚度后其越厚则回弹率越低。提出了与骨架材料和结构细节有关的值得进一步研究的5个问题。针对波齿复合垫片产品工程应用的现状,提出了关于标准修订的4点建议。

蠕变及应力松弛试验

柔性石墨成型条件对复合材料力学性能影响研究