核级高温高压阀门中腔法兰结构密封研究刘鹏

刘鹏1孟喆2

1大连大高阀门股份有限公司辽宁大连1160372深圳瑞莱保核能技术发展有限公司广东深圳518000

摘要：部分高温高压气闸和节流阀不适合自我密封的结构，传统的性别垫圈不符合密封的要求，以方便拆除法朗中间结构的维护要求。在以前的生产试验中，测试要求通常会降低，以满足密封要求。该文件通过分析核级别的高温高压阀结构、计算垫圈的最低预应力、计算内部压力对垫圈的影响、计算单个螺栓扭矩的值以及安装和调试方法来测试密封。

关键词：高温高压阀门；中腔法兰结构密封；线密封

1适用范围

该软件开发形式、材料、设计要求、生产生产、测试方法、安装等。

2技术要求

实验工作条件：阀门类型：气闸；阀门设计：17.2mpa（表压力）；阀门设计温度：最高36℃；阀门压力试验：42.6mpa（恒温）；实验环境：去电离水。

3引用标准

ASMEBPVCⅢ-建造核设施。FenJuan规则JB/T6628，灵活的石墨合成垫。GB/T1804，允许线性和角度偏离一般许可。Q/TS，TS，QPD830-2011，不兼容对象管理程序。

4中腔密封结构研究

4.1项目背景

部分高温高压气闸和节流阀不适合自我密封的结构，传统的性别垫圈不符合密封的要求，以方便拆除法朗中间结构的维护要求。在以前的生产试验中，测试要求通常会降低，以满足密封要求。该公司开发了一种灵活的石墨垫圈，用于在核级别的高温和高压制动阀的中央法兰德式密封。这项技术在我们的核市场上处于一个空洞的阶段。

4.2结构设计

由于在核水平上难以对中空腔加压，需要对笔所在的边的宽度和高度进行详细的计算，并在中空腔结构中进行。

（1）垫片的最小预紧载荷计算。

Wo=0.785（20D-2iD）σ0（N）（1）

式中：0D为垫片起密封作用的外径，单位：mm；iD为垫片起密封作用的内径，单位：mm；σ0为填料压缩应力，单位：MPa。

（2）考虑到该垫片使用试验压力达40MPa以上，故在实际预紧载荷计算中，必须考虑内压对垫片载荷的影响。即：F=P×S（2）

式中：F为试验压力对法兰的作用力；P为试验压力；S为试验压力作用面积。

（3）单个螺栓预紧扭矩值。T=KdnAW，（N-m）（3）式中：AWA为总螺栓预紧载荷，取WA＞WO，kN；d为螺栓名义直径，m；n为螺栓数量；K为螺母系数，对于润滑状况一般的螺栓，取K=0.2。最小预紧载荷为理论计算值，是理想运行情况下针对阀门垫片的载荷计算，对于该项中垫片的预紧载荷，可作为阀门垫片安装时的参考值，实际安装时可做调整。

5安装与调试

在核级别安装、修理等灵活的石墨复合垫，虽然简单化，但必须进行下列类型的安装以确保最佳使用。

5.1检查

材料和规格必须符合符合标准的材料和规格，其螺母、螺母、螺母和接触端不应有裂缝、碎片、刺、锈迹、边缘和其他损伤。（2）佛兰德人的封面，条纹上没有毛发损伤或异物。（3）法兰绒封面上的粗糙度应该是ra0.8或更高。

5.2润滑

（1）允许在螺栓和螺母内螺纹和螺母内螺纹上均匀的合力，以减少最小螺栓的摩擦。润滑剂必须与固定材料（包括螺母和垫圈）、工艺介质和使用温度相匹配。

5.3安装

（1）在上述调整完成之前，不得拆卸密封产品的外部包装。小心地打开外部包装上的软石墨复合物垫，以确认厚度涂层没有被刮伤、刮伤等等。

5.4着陆前螺栓

(1)选择正确的旋转手臂，液压或其他伸展。（2）用手拧所有的螺母（如有必要的话）。对称将每个螺母固定在30%的扭矩上。对称将每个螺母固定在60%的扭矩上。对称会把每个螺母拉到预定的力矩值。

6瞬态温度场基本理论及介绍

6.1瞬态密封特点

在瞬时密封模式下，密封损失的问题主要是由于瞬间密封过程中的温度差异。在热交换器、蒸汽管道等设备中，尤其常见的是由于由于垫圈过度变形、垫圈偏转、螺丝偏转、螺栓断裂或弯曲而导致的高温放电损失。在温度变化的条件下，有6个主要的元素，当所有的元素都在较低的轴向变形范围内时，法兰盘会明显漏出，因此螺栓材料、垫圈、差异可能会对法兰盘造成过渡性密封。螺栓减速是弗兰克内部温度波动更普遍的现象，特别是在温度急剧下降的情况下，螺栓的抑制使螺栓无法恢复到足以保持垫圈密封的程度，从而导致事故。过渡条件下温度变化、压力波动、方阵组件变形等两方面：

温度场的变化很难确定。温度场是由温度变化引起的过热密封产生的重要因素之一，其结果是对垫圈的不同程度的扭曲，导致对垫圈的压力变化，导致垫圈的压力小于密封所需的压力。在临时密封的情况下，很难用手测量温度变化。现有测量方法特有的温度延迟的迹象，以及选择的测量点的一部分，也不能准确地反映整个温度场的变化。由于温度场难以精确测量，因此很难精确计算变化中的温度差异，这使得时间密封研究变得困难。

（2）法兰盘不仅与温度有关，而且它们对法兰的影响也密切相关；它们的对接结构通常是通过焊接、螺纹和管道连接起来的；船体从完全密封的系统连接起来；在不同的弗兰系统中，行为力学，力法兰的连接也必须考虑到影响。一般来说，过渡条件下的大多数连接都有不同程度的缩放、弯曲和扭转，这很难根据指骨压缩来衡量，而指骨连接的差异使系统无法立即解决孤立问题。由于检测设备和技术有限，目前无法试验上述因素对即时密封的影响，因此只能使用计算机模拟进行相关研究。

6.2瞬态温度场介绍

过渡温度场用于模拟时间温度分布。该段使用即时热力-结构相互作用来研究变化的前端在温度和密度变化场下的变化。具体的任务是将可计算的温度场作为热负荷进行结构分析，其边界条件几乎与稳定的温度场相同，只是过渡场的温度和温度参数随时间而变化。在设备的上升过程中，由于热传导、热传导和热辐射的作用，弗兰克中心的环境受到密集的热交换，导致内部壁迅速加热，并在短时间内达到最高温度。当外部环、垫圈、螺栓和螺母离环境较远时，它们会慢慢上升并稳定下来，因为热传导需要一些时间。在冷却设备的过程中采取的步骤首先冷却了外墙，逐渐降低了内部温度。

由于对垫圈和温度的影响可能导致复杂的变形协调，目前只有一个简单的假设来解释这种现象的原因：法兰开始内部环境变暖最直接接触温升，当法兰已经发生热膨胀相关，因此接头法兰用垫片槽型，不是直接的，而是通过接触传热介质，因此普遍的法兰垫片径向温度低于室温，法兰垫片发生比较小，热膨胀螺栓，男生几乎不发生因此，相对较大数量的弗兰德斯热膨胀是一个压力垫，压力垫是一个很小的增幅。经过一段时间的加热，指骨系统的温度稳定下来，组件的温度变化逐渐减少，这时螺栓变得更变形，垫圈应力缓慢下降。当垫圈应力持续下降到最低时，长期介质中恒定温度的温度几乎没有变化。方阵过热期间紧张局势的变化与热力学特性和组件结构的强度密切相关，这些结构充分反映了法式热力系统部件的“机械相互作用”。简而言之，整个过程是，环境将热量径向地输送到弗兰、冰球、垫圈、后垫圈膨胀和垫圈压缩的过程中，使垫圈的电压发生变化。

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