P42泵法兰用金属缠绕垫失效问题研究

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(1) 摘要：在某铜冶炼现场发生垫片失效事故，直接原因是泵进出口的突面法兰安装了不带有内外环的基本型柔性石墨金属缠绕垫，这不符合垫片使用标准的规定。为研究垫片失效的根本原因，对螺栓法兰垫片联接系统进行了热及结构的有限元分析。根据金属缠绕垫的压缩回弹特性，按照材料非线性进行基本型垫片的模拟。为研究内外环影响，采用线性化垫片模拟带有内外环的受力过程；为研究流体影响，通过CFD计算了法兰垫片间隙处过流的情况；为研究螺栓预紧力的影响，采用非线性垫片计算了过大螺栓预紧载荷下的情况。根据模拟结果，内外环对垫片的应力影响有限，流体过流对垫片的冲刷作用也很小，而当法兰螺栓预紧力过大时，升温后垫片应力会继续增加，热载荷在螺栓预紧过大时将对垫片产生额外附加载荷，这与现场运行一段时间后停机垫片失效特征一致，垫片失效的根本原因在于法兰联接螺栓预紧力过大。据此，现场施工中应强调力矩扳手的使用，加强对螺栓联接扭矩的安装指导，对设计中螺栓的等级使用应加强说明，对基本型金属缠绕垫的使用应严格限制。
(2) 关键词：螺栓法兰垫片系统　金属缠绕垫　垫片非线性　有限元分析