介紹了波齒復合墊片的結構特點、密封機理和性能特點。總結了對波齒復合墊片各方面的研究成果以及波齒復合墊片在石化裝置中的應用,提出現(xiàn)在亟待解決的問題是墊片的系列化和標準化。開展波齒復合墊片在各種應用場合的研究對于保障企業(yè)設備的安全、穩(wěn)定運行具有重要的價值和意義。

以dn50和dn80兩種規(guī)格的石墨金屬波齒復合墊片為研究對象,采用有限元分析方法分析了其在2.5mpa壓力作用下的應力分布,從而了解其密封性。結果表明:dn50比dn80軸向應力大50%左右,極值均出現(xiàn)在齒尖處,最大應力遠小于材料的彈性極限;dn50比dn80變形大15%左右,計算出的dn50最大壓縮率為0.925%,dn80的最大壓縮率為0.921%,壓縮率都在許用范圍之內(nèi),dn50的壓縮性能強于dn80。

介紹由金屬與膨脹石墨材料復合而成的最新墊片專利產(chǎn)品——波齒復合墊片的結構、性能特點以及它在石油化工、電力等部門的實際應用情況。

新型金屬—膨脹石墨復合墊片—波齒復合墊片

按照gb/t19066.3的試驗條件對標準規(guī)格為65.5mm×50.5mm×2.5mm、具有3種不同的圓弧半徑、波齒距和齒數(shù)的柔性石墨金屬(柔性石墨+06cr19ni10)波齒復合墊片進行應力松弛試驗,找出應力松弛特性影響因素及其規(guī)律,為工程實踐提供科學指導。

對3.5mpa邊界閥法蘭密封———柔性石墨金屬波齒復合墊片密封的泄漏進行了密封失效分析,并提出了改進方案,解決了墊片密封短期失效問題。

墊片的蠕變-應力松弛特性對螺栓法蘭密封連接系統(tǒng)的可靠性有顯著的影響。作者按照gb/t19066.3的實驗條件對標準規(guī)格為d65.5mm×50.5mm×2.5mm3種不同幾何尺寸的金屬(06cr19ni10+柔性石墨)波齒復合墊片進行蠕變-應力松弛實驗研究,從而找出應力松弛特性影響因素及其規(guī)律,為工程實踐提供科學指導。

對柔性石墨金屬波齒復合墊片的結構參數(shù)和力學性能的關系進行了較系統(tǒng)的試驗研究，結果表明采用不銹鋼為骨架，齒距在3～5mm，柔性石墨密度在1．1g／cm3左右，柔性石墨覆層厚度在1．3mm左右的復合墊片具有較好的力學性能。

對柔性石墨金屬波齒復合墊片的結構參數(shù)和力學性能的關系進行了較系統(tǒng)的試驗研究，結果和不銹鋼為骨架，齒距在３～５ｍｍ，柔性石墨密度在１．１ｇ／ｃｍ＾３左右，柔性石墨覆層厚度在１．３ｍｍ左右的復合墊片具有較好的力學性能。

某石化公司dcc裝置煙機進口管道法蘭上的dn900金屬波齒復合墊片在開車過程中斷裂并泄漏。經(jīng)過宏觀檢查,力學性能測試,應力計算,能譜、金相、電鏡分析,表明其失效原因是波齒復合墊片骨架材料存在孔洞缺陷和氧化物夾雜。針對失效原因提出了今后使用過程中應采取的防護措施。

采用有限元和實驗方法對柔性石墨波齒復合墊片的壓縮回彈性能進行研究,結果表明:柔性石墨波齒復合墊片存在一個最佳波數(shù);墊片的壓縮率和回彈率隨波齒深度的增大而增大,但回彈率的增長幅度大于壓縮率;墊片石墨層的性能對于墊片壓縮回彈性能的影響較大,合理地選擇石墨對于生產(chǎn)合格優(yōu)質的墊片意義重大。

在有限元應力分析[1]的基礎上,對不同結構參數(shù)的柔性石墨金屬波齒復合墊片進行壓縮回彈性能試驗。結果表明:在45mpa的壓緊力和相同密封面寬度及一定波齒深度的條件下,壓縮率隨波齒數(shù)的增加而減小(即隨波齒圓弧半徑的減小而減小),回彈率則相對增大,這一結果與彈性有限元應力分析結果基本一致。

采用abaqus有限元數(shù)值模擬研究柔性石墨金屬波齒復合墊片的不同金屬骨架在一定齒數(shù)、齒深和齒厚時的變形特性,在齒數(shù)n=3～7、齒深h=0.3～0.7mm、齒厚t=1～1.6mm參數(shù)組合下的波紋形金屬骨架的壓縮回彈性能較好。復合墊片的壓縮量主要由柔性石墨提供,而回彈量則主要取決于金屬骨架的結構形式和參數(shù)。對波紋形金屬骨架與柔性石墨復合后的墊片的壓縮回彈性能進行了數(shù)值研究,以復合墊片最佳壓縮率和最大回彈率為目標,對金屬骨架的結構參數(shù)進行了優(yōu)化,優(yōu)化后的波紋形復合墊片的骨架結構參數(shù)為齒數(shù)n=3,齒深h=0.7mm和齒厚t=1mm;柔性石墨層厚度t=1.5mm。

介紹了由金屬和石墨構成的波齒復合墊片的結構、性能、應用和試驗研究方法,指出了需要進一步研究和解決的問題。對波齒復合墊片采用正交試驗方法,設計了三因素三水平試驗方案,并對墊片及其骨架的性能分別采用有限元模擬計算和試驗進行分析。研究顯示該墊片具有良好的壓縮回彈性能和密封性能,適用于壓力波動較大的場合。

GBT19066.2-2003柔性石墨金屬波齒復合墊片管法蘭用墊片尺寸

工程建設中難免出現(xiàn)復雜情況,裝置運行中難免出現(xiàn)壓力和溫度的波動,現(xiàn)有的墊片的密封性能已難以滿足這些要求。近期由廣州市東山南方密封件公司研制開發(fā)的專利產(chǎn)品-雙金屬自密封波齒復合墊片是一種具有"壓力自密封"特性的新型墊片。介紹了該墊片在金陵公司的幾個裝置上的成功應用實例,表明該墊片為解決目前石化裝置的泄漏難題提供了很好的方法。

建立波齒結構力學模型。選用厚度2．0mm鋼板，波齒結構設計采用三種圓弧半徑r、三種深度危和三種齒尖平臺寬度l，柔性石墨復合層厚度為0．5mm，以gb／t19066．3—2003中規(guī)定的試樣規(guī)格（4,120．5mm×84．5mm×3．0mm）進行三因子三水平壓縮一回彈性能優(yōu)化試驗研究。從而找出影響該墊片性能的重要參數(shù)及其參數(shù)對性能的影響規(guī)律，找出性能最佳參數(shù)組合，開發(fā)高性能產(chǎn)品，為生產(chǎn)實際提供試驗依據(jù)。

論述了柔性石墨復合增強墊片的基本結構、冶金管道系統(tǒng)的應用和性能特點。研究表明柔性石墨復合增強墊片具有良好的壓縮回彈性能、密封性能和耐熱性能,適合石油、化工、金屬冶煉等高溫高壓行業(yè)使用。

柔性石墨成型條件對復合材料力學性能影響研究

為得到金屬面夾芯板在爆炸作用下的動力響應,采用能量平衡原理和有限元分析相結合的方法對其進行研究。基于夾芯板在爆炸作用下的破壞特點,將其變形過程分為彎剪變形、彈性拉伸變形、塑性拉伸變形和拉伸斷裂4個階段。理論推導給出夾芯板全過程的變形公式,并給出了變形公式中主要階段荷載的取值,即受拉爆炸荷載、屈服爆炸荷載和斷裂爆炸荷載。采用有限元方法得到各參數(shù)對夾芯板抗爆性能的影響,并對夾芯板變形計算公式進行了驗證。分析結果表明:夾芯板變形隨爆炸作用的增加而增加,隨著面板厚度、芯材厚度、芯材強度和板跨長度的增加而減小,而剪切模量對夾芯板變形影響較小。

針對設備法蘭選用復合波齒金屬墊的一批換熱器在產(chǎn)品耐壓試驗中發(fā)生泄漏、需要重新緊固螺柱后才能通過耐壓試驗的問題,抽取兩個墊片實物進行了部分項目檢測,結合前人的研究成果進行綜合分析,判斷主要是墊片回彈率欠缺引起了泄漏。同時肯定了這次泄漏事故的墊片結構及其表現(xiàn)符合前人的研究結果,即骨架波齒越高或骨架超出一定厚度后其越厚則回彈率越低。提出了與骨架材料和結構細節(jié)有關的值得進一步研究的5個問題。針對波齒復合墊片產(chǎn)品工程應用的現(xiàn)狀,提出了關于標準修訂的4點建議。

石墨烯有特殊的二維結構和優(yōu)異的物理、化學及機械性能,作為強化相可以有效改善材料的強度、硬度、耐磨性、導電性等。高性能石墨烯-金屬復合材料的應用廣泛,既可作為結構材料使用,也可以作為超級電容器、鋰電池、生物傳感器和儲氫材料。本文對石墨烯-金屬復合材料的主要制備方法及及其應用做了簡單的介紹,并概括了其今后可能的發(fā)展方向。