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屋子里面的哥们打瞌睡会发 ...？ 【安全违章之奇葩隐患】-007 屋子里面的哥们打瞌睡会发生啥情况？查看更多 11个回答 . 2人已关注

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煤化工中长期发展规划(征求意见稿)中7大煤化工基地情况 ...？本文由盖德化工论坛转载自互联网征求意见稿中提到的7大煤化工基地分别是：黄河中下游、蒙东、黑东、苏鲁豫皖、中原、云贵和新疆，各位大侠谁有各个煤化工基地的详细规划（如规划产能，项目名称等，总之越细越好），非常感谢！查看更多 1个回答 . 3人已关注

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一个翻译问题请教？ Mixed (A): Two-phase system (saturated liquid and saturated vapor) entering the PSV and flashing. No non-condensable gas present. Also includes fluids both above and below the thermodynamic equilibrium point in condensing two-phase flow. Uses Kd 2ph as the Kd coefficient. 请问最后一句里的2ph是什么意思？查看更多 7个回答 . 1人已关注

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差压式的V锥流量计测不到差压，致使流其量低，如何解决 ...？差压式的V锥流量计测得流量偏低，经检测差压变送器及其三阀组都没问题，引压管没有堵塞的现象，差压变送器设置的量程是0~5.444KPa，测得的差压是0.135KPa，几乎是没有差压，这是哪里的问题该如何处理？难道节流元件（V锥流量计）自身出现了故障内部损坏了么？节流元件和差压变送器的安装方向没有错，三阀组的平衡阀也关得很严。查看更多 5个回答 . 1人已关注

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长治地区炼焦煤价格下调10元/吨？本文由盖德化工论坛转载自互联网本周，长治炼焦煤价格下调，幅度在10元左右。目前报价：三元煤业原煤Q:7000 A:16 V:14-16 S:0.5车板含税现汇价省内470元/吨，省外540元/吨。1万吨优惠40元/吨。精煤A:9-9.5 V:16 S<0.5 Q>7000 G>35车板含税现汇价省内690元/吨，省外760元/吨。1万吨优惠20元/吨，2万吨优惠30元/吨。承兑原煤加20元/吨，精煤加30元/吨。　　据大型煤企透露：本次调整价格幅度在10元左右，考虑到大型企业陆续下调炼焦煤和焦炭价格和河北焦炭市场集体降价的局面，对7月份价格作出调整。当地炼焦煤销售继续承压，洗煤厂库存有所增加，并且受终端客户价格打压，继续走以销定产的路线。近期铁矿石价格继续利空，钢厂弱势低位运行，缩减成本势在必行，后期将继续对炉料价格进行打压，整体市场悲观心太浓厚，短期内销售难有起色。　　综上所述，长治地区炼焦煤价格后期震荡下行。查看更多 0个回答 . 3人已关注

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齿轮泵转向问题？ 齿轮泵转向有规定吗查看更多 4个回答 . 3人已关注

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大型立式油罐发展综述？大型立式油罐发展综述武铜柱中国石化工程建设公司随着我国石油化工工业的发展以及国家原油战略储备库项目的实施，油罐的大型化将成为发展的必然趋势。目前世界上已建成大量的大型油罐，如早在 1967 年在委内瑞拉就建成了 15 万立方米的浮顶油罐， 1971 年日本建成了 16 万立方米的浮顶油罐，而世界产油大国之一的沙特阿拉伯也已成功建造了 20 万立方米的浮顶油罐。随着我国经济的快速发展，大型油罐的发展也非常迅速。国内大型油罐发展从70年代开始，1975年，国内首台5万立方米浮顶油罐在上海陈山码头建成。继后，在石化企业、港口、油田、管道系统建造了数十台5万立方米浮顶油罐。 80 年代中后期，国内开始建造10万立方米大型浮顶油罐，迄今为止，已经先后在秦皇岛、大庆、仪征、铁岭、黄岛、舟山、大连、山东、兰州、上海、镇海、燕山、湛江等地建造了80余座10万立方米浮顶油罐。到目前为止，国内建成并投入使用的大型浮顶油罐最大容量为10万立方米。由我国自己设计建造最大的单台储油量为 12.5 万立方米的浮顶油罐，已于 2003 年在茂名石化公司北山岭油库建成，并计划在年内投入使用。目前，石化集团公司正在进行 15 万立方米油罐的建设，预计 2004 年底建成投产。国内10万立方米浮顶油罐建造技术发展可分为三个阶段。第一阶段为整体技术引进，包括材料、设计技术及施工技术，如20世纪80年代中期在大庆、秦皇岛建设的10万立方米油罐；第二阶段实现了设计技术及施工技术国产化，仅高强度材料进口，如20世纪90年代在上海、镇海、兰州、黄岛等地建设的10万立方米油罐；第三阶段全面实现了国产化，从高强度材料、设计技术及施工技术，如在北京燕山石化公司建设的4台10万立方米油罐。目前，国内已经掌握大型油罐的设计、建造技术。通过大量大型油罐的设计、建造和使用发现，采用大容量油罐储油具有节省钢材、减少占地面积、方便操作管理、减少油罐附件及管线长度和节省投资等优点。经过测算和比较，在总库容相同的情况下，由大型油罐组成的罐组比小型油罐组成的罐组节省投资。以一个 240 万立方米的原油储库为例，采用 16 座 15 万立方米的油罐的方案比 24 座 10 万立方米的油罐的方案可节约投资近 1 亿元，占总投资的 7% 左右，比 48 座 5 万立方米的油罐的方案可节约投资近 2 亿元，占总投资的 15% 左右，经济效益非常明显，特别是位于土地资源日趋紧张的地区，在节约基本建设投资、提高投资回报率方面，有非常明显的优势。而从目前国内外的经济发展及国家需要建设大量的大型储备库情况来看，我国油罐生产的大型化，将成为发展的趋势。一、油罐大型化是国家石油储备基地建设的必然要求有“工业血液”之称的石油对世界经济的影响举足轻重，从20世纪60年代起，在世界能源消费中的比例已上升到40%以上，目前人类对石油的依赖是其它能源无法替代的，两次石油危机给世界造成的混乱充分证明了这一点。随着我国石油化工行业的迅猛发展，我国石化企业也对进口原油的需求量不断增大。自1993年开始，我国已成为纯石油进口国。2000年进口原油、成品油总量更是达7000万吨，占当年消费量的30%。据有关部门预测2010年和2020年我国石油供需缺口为1.2亿吨和2.1亿吨左右。因此扩大我国石油储运能力，增加石油储备，一方面可确保国内油料供给，另一方面也可增大我国抗衡世界石油市场动荡的能力。美国、日本等发达国家建立了完备的石油储备制度，它们的经验对我们有很大的借鉴意义。它们的石油储备均以原油为主。日本从1994年至今，其储备量保持在150天的石油消费量。美国是世界上最大的石油储备国，1992年其石油储备量达到20170万吨，达到了93天的石油消费量。目前我国原油的储存，仅够十几天的加工量，因此应大大增加原油的储备量。从石油主产地中东地区到我国沿海地区采用25万吨级及其以上的油轮进行运输经济效最好，这就要求接受原油的储备基地的规模及其一次接卸原油的能力与之配套。我国的土地资源十分紧张，建设用地价格连年攀升。以小规格油罐满足大库容是无法想象的，因此大库容要求大规格甚至超大规格油罐顺理成章。大型油罐具有节省材料、占地面积小、方便操作管理、投资少等优点。在技术条件允许的情况下，大规格油罐的优势显而易见。二、油罐大型化的发展方向 1、材料的发展随着油罐的大型化而产生的主要问题之一就是对材料的要求更高。为了避免底层罐壁过厚带来的整体热处理问题和解决焊接问题，对于大型油罐的设计，均采用高强度钢。在日本， 10 万立方米、 12 万立方米、 16 万立方米大型油罐普遍使用屈服强度 490MPa 级的调质钢，例如 SPV490Q 、 WEL-TEN62 等。这类材料强度高、韧性好、碳当量较低、焊接性能较好。事实上，这类材料的发展和推广促进了油罐的大型化。因此，大型油罐一般采用屈服强度 490MPa 级的钢材。迄今为止，国内建造的 10 万立方米以上浮顶油罐大都采用日本产 490MPa 级的高强度钢材。在设计和建造方面，对使用日本的高强度钢板，我们已经积累了相当丰富的经验。油罐用国产高强度钢板目前有两家钢铁企业可以生产，其中武汉钢铁（集团）公司等单位研制的 WH610D2 钢板有在燕山石化公司建造 4 座 10 万立方米浮顶油罐的业绩，对燕山项目材料的检测、监控及使用情况分析，国产 WH610D2 钢板与进口 SPV490Q 钢板在力学性能的实物值、有害杂质含量、几何尺寸偏差及表面质量等方面仍需要进一步改进。舞阳钢铁公司也研制出大型油罐用高强度钢板 12MnNiVR ，并于 2002 年通过了全国压力容器标准化技术委员会的评审。该钢板的力学性能的实物值、有害杂质含量虽与进口 SPV490Q 钢板相差不大，但该钢板目前没有批量生产，没有工业化实践。仍停留在科研成果上，如何在工程中使用还需要进一步试验研究。目前，上海宝山钢铁公司也正在开发 490MPa 级的高强度钢材，进行生产准备，预计在 2005 年初可以批量生产，凭借宝钢的冶炼水平和新引进的轧钢和热处理设备，相信国产 490MPa 级的高强度钢会有一个较大的发展。对于强度级别更高的材料，如屈服强度在 490MPa 以上的材料，在国内外油罐建设上很少使用，没有成熟的经验。主要原因是：一是材料的可焊接性在降低，钢板强度的提高是靠提高碳含量和合金元素来实现，其碳当量和焊接裂纹敏感性系数均在增高；其二是材料的曲强比在增大，屈服强度的提高比拉伸强度的提高要快的多，强度上的安全储备在降低，如果以拉伸强度取许用应力，其值提高的幅度不大，不能有效利用材料性能；其三是焊接接头性能和焊接材料的配套问题，钢板性能可以靠调质热处理来提高，而焊缝金属的性能只能靠提高碳含量和合金元素来实现，这样会带来焊接接头性能远低于母材性能的问题；其四是加剧罐壁与罐底连接处（即大脚焊缝）变形不协调问题，使油罐的安全性降低。因此，目前大型油罐用材料不宜使用屈服强度超过 490MPa 以上的材料。 2、结构 2.1 罐壁结构油罐大型化的主要限制是罐壁钢板最大允许使用厚度的限制。目前国内外主要油罐规范允许的罐壁钢板最大使用厚度为 45mm ，按此计算，使用屈服强度 490MPa 的高强度材料所能够建造的油罐最大容量在 20 万立方米以下。如何能够在不突破最大允许使用厚度的前提下增大油罐的容量？解决这一问题的途径之一就是采用双壁（或多壁）油罐。这种双壁（或多壁）油罐称为液力平衡式油罐，采用液力平衡原理，在内层罐壁（亦称主罐壁）的下部外侧施加一个反向的力，从而降低内层罐壁所受的液压力，降低内层罐壁厚度。为了在主罐壁下部外侧施加一个反向的力，可以用在主罐壁外侧设置一个高度较低的次罐壁（亦称平衡壁），在主罐壁和平衡壁之间填充液体的方法来实现。一般来讲，双壁油罐的平衡壁高度取主罐壁高度的二分之一比较合理。液力平衡式油罐具有下列特点： ① 可以用比单层壁较薄的钢板建造大型或特大型油罐；可以使用普通材料（如16MnR）建造大型或特大型油罐；摆脱钢板厚度对建造大型油罐的限制。例如，使用厚度小于34mm的16MnR钢板可建造30万立方米双壳型液力平衡式油罐，使用厚度小于34mm的高强度钢板可建造50万立方米双壳型液力平衡式油罐。 ② 可以使用国产普通材料建造大型油罐，解决了建造大型油罐需要进口钢板的问题，降低建罐成本，节约外汇。 ③ 可以使用较薄的钢板建造大型油罐，由于较薄的钢板具有较好的内在质量和较好的焊接接头质量，有利于提高油罐的安全性。液力平衡式油罐是今后超大型油罐的发展方向之一，但其细节结构有待进一步探讨研究。 2.2 罐顶结构大型油罐罐顶主要有浮顶、自支撑拱顶和柱支撑锥顶等。柱支撑锥顶的直径在理论上可以做得很大，可以满足大型油罐的要求。但其结构复杂，耗钢量大，对基础沉降的要求高，容易发生腐蚀等问题，往往会带来经济性差的问题。由于整个罐顶的重量及罐顶载荷全部通过环形布置的支柱传到罐基础上，罐基础的不均匀沉降会给罐顶的安全带来极大影响，因此，对基础沉降的要求非常严格。为了满足基础沉降要求，往往将基础设计为刚性基础，在地基处理和基础沉台方面投资很大，带来经济性差的问题。另外，柱支撑锥顶油罐很难设置浮盘，不宜用作储存易挥发的油品。由此看来，柱支撑锥顶不是大型油罐的理想顶盖。自支撑拱顶具有结构简单，耗钢量小，对基础沉降的要求低等特点，在油罐上应用普遍。自支撑拱顶主要包括带肋壳拱顶、网壳式拱顶（包括子午线网壳、短程线网壳）、网架式拱顶、桁架式拱顶。网架式拱顶和桁架式拱顶由于材料消耗高、经济性差等原因，很少在油罐上使用。带肋壳拱顶适用于直径小于 40 米的油罐，不适合用于大型油罐。网壳式拱顶最适合用于大型油罐罐顶，具有结构简单、耗钢量小、施工简单等特点。钢制网壳式拱顶技术在国内得到了比较快的发展，计算理论和计算程序都比较成熟。目前国内已经建成 5 万立方米的钢制网壳式拱顶油罐（直径 60 米）。铝制网壳式拱顶是一项新的技术，具有结构简单、安装方便、耐腐蚀、免维护、长期成本低等特点，在发达国家得到了广泛的使用，其设计技术、制造技术、安装都比较成熟，是大型拱顶的发展方向之一。但国内此项技术处于起步阶段，设计计算、主要型材的制造等问题需要进一步作工作。据了解，目前国内正在准备在广东建造直径近 80 米的铝制网壳式顶的内浮顶油罐。此项目的建设必将促进国内大型铝制固定顶油罐技术的发展。随着国家成品油储备建设启动、大型石油化工企业建设开始和环境保护要求标准的提高，通过引进、消化、吸收国外先进设计及制造技术，大型铝制固定顶油罐必将广泛应用。以往大型油罐大多数采用外浮顶结构，主要原因是外浮顶油罐最经济，另外，油罐固定顶技术发展速度也是原因之一。外浮顶油罐主要用于储存原油，浮顶结构主要有单盘式和双盘式两种。以往国内往往按照地域来选择浮顶形式，在南方采用单盘，在北方采用双盘。现在看来，这种观点值得讨论。从目前国内使用经验来看，双盘式浮顶优势更明显。双盘式浮顶与单盘式浮顶相比较虽然消耗的钢材量较大，结构较复杂，但双盘式浮顶具有较好的安全性和整体经济性。单盘式浮顶单盘板形状及焊接变形很难控制，容易形成浮顶排水不畅，造成浮顶偏沉、卡盘或沉顶事故，安全性较差。由于局部积水严重，单盘板长期处于水 -- 气交互作用，腐蚀非常严重，在沿海地区以及降雨量较大的地区使用五年左右就可能发生穿孔，单盘式浮顶腐蚀防护周期约为双盘式浮顶的一半，所以在使用中投入的维修费用比较高。而双盘式浮顶不会由于浮顶排水不畅造成浮顶偏沉、卡盘或沉顶事故，浮顶顶部平整，不易积水，腐蚀小，寿命长，维修工作量少，方便操作、管理。再者，从设计结构及预防措施上考虑，双盘式浮顶更容易控制事故发生。由此可见，双盘式浮顶是今后广泛使用的浮顶形式。 3、施工技术大型油罐的施工技术发展就是大规模采用高效自动焊。目前国内外建造的大型油罐，主要焊缝均采用自动焊接。罐底、浮顶及罐壁环向焊缝、大脚缝一般采用埋弧自动焊，而罐壁纵向焊缝一般采用气电立焊。近几年，油罐专用国产自动焊接设备有了较大发展，打破了全部依赖进口的局面，但是，部分焊接材料只能靠进口。大型油罐的自动焊接部位、焊接位置及焊接方法如下。自动焊接部位及焊接方法焊接部位焊接位置焊接方法罐底平焊埋弧自动焊浮顶搭接角焊或平焊气体保护焊罐壁环焊缝横焊埋弧自动焊罐壁纵焊缝立焊气电立焊罐壁下节点大脚焊缝角焊埋弧自动焊目前国内建造大型油罐施工技术中，主要难点是控制油罐整体形状、控制大脚焊缝的焊接收缩变形问题和保证焊接质量的稳定。 4、设计规范目前，在国外油罐工程建设项目中，使用的主要规范有美国的 API 650 、英国的 BS2654 、日本的 JIS B 8501 等。其中广泛采用美国石油学会标准 API 650 。通过对建成的大型油罐罐壁应力测试及分析，可以看出，采用 API 650 标准进行设计，罐壁应力分布比较平缓，有利于提高油罐的安全性。鉴于上述原因，大型油罐采用美国石油学会标准 API 650 进行设计比较合理。另外，对于大型油罐，除按照合适的规范进行设计计算外，对某些重大问题，需要进行专门的分析，以确保其安全可靠。这些需要专门分析的问题也是今后需要重点研究解决的问题。如大型固定顶盖受力计算、大型浮顶安全分析、大脚焊缝安全分析、基础不均匀沉降对油罐的安全影响、地震对油罐的安全影响等问题。三、结论 1、大容量油罐的经济性比较好，油罐大型化发展趋势是国家石油基地建设的必然需求。 2、国内已经掌握大型油罐的设计、建造技术，国产高强度材料逐步走向成熟，今后应加大国产高强度材料的开发及推广使用力度。 3、建议采用美国石油学会标准 API 650 进行大型油罐的设计，再对油罐关键部位进行应力分析研究，更有利于保证其安全性。 4、目前阶段，不宜使用屈服强度超过 490MPa 以上的材料建造大型油罐。 5、液力平衡式油罐是今后超大型油罐的发展方向之一。 6、储存成品（如汽油、柴油等）的大型油罐，应优先选择内浮顶油罐，钢制、铝制网壳式拱顶是今后大型油罐固定顶盖的主要结构形式。 7、双盘式浮顶比单盘式浮顶具有更多的优点，应优先使用双盘式浮顶。查看更多 11个回答 . 3人已关注

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工作危害评价？ 现在我们在做工作危害评价，大家有没有可以借鉴的或可以提醒的，以便我们分析更准确、更彻底。查看更多 10个回答 . 2人已关注

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化工厂初步设计（英文）？ 这本书看过早期的七十年代出版的，不知有没有新版?查看更多 3个回答 . 1人已关注

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塞拉尼斯和三井合资在美建甲醇项目？本文由盖德化工论坛转载自互联网塞拉尼斯公司和三井物产株式会社日前宣布，两家公司已经签署了一项协议，建立各持股50％的合资企业，将在美国得克萨斯州明湖（Clear Lake）塞拉尼斯的一体化化工装置中建设甲醇项目。该设施的总投资估计约为8亿美元。塞拉尼斯公司的投资部分估计约为3亿美元。该计划中的甲醇装置将拥有能力为130万吨/年，预计到2015年年中投产。该计划中的甲醇装置计划利用美国墨西哥湾沿岸地区丰富而低成本的天然气作为原料，并将受益于塞拉尼斯明湖设施中现有的基础设施。三井物产株式会社一直为在美国发展业务寻找机会，美国是世界上第二大甲醇消费国。三井物产株式会社占产品的份额将大多在美国境内出售，而塞拉尼斯将使用其份额用于下游产品生产，如醋酸及衍生物产品等。查看更多 0个回答 . 4人已关注

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苯乙烯主蒸汽温度与炉膛温度大约差多少度? 苯乙烯主蒸汽温度与炉膛温度大约差多少度？目前我们的炉膛温度已经达到了1000℃以上，存在安全风险。查看更多 3个回答 . 2人已关注

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膨胀石墨复合垫片的结构及密封性能？  80年代初新型碳材料快速发展起来，对许多工业生产起着至关重要的作用，被誉为21世纪材料科学领域中最具研究价值的材料。碳材料常见的有四类： (1)碳制品类； ⑵碳糊类； ⑶石墨制品； ⑷特殊石墨制品类. 这些材料同时兼有陶瓷、金属以及高分子材料的特殊性能，从宏观形态来看有纤维状、颗粒状、膜状及块状(大多数的致密体，少数的多孔体，如：膨胀石墨块)等低维、二维、三维多种结构，从而具有了更多的特殊性能。随着科技的进步和发展，现代工业领域对材料提出了更加苟刻的要求，诸如：耐高温、耐腐蚀、质轻、抗氧化、机械性能良好、稳定性高等。多孔碳材料是指具有不同微孔结构的碳素材料，其孔径小到纳米超级细微孔大到仅能适于微生物增殖及活动的微米级细孔，这种独特的微观结构使其具有优于其它材料的特殊性能，很好响应了现代技术的要求，而且多孔碳材料的制备方法极其简单，即将煤、椰子壳、沥青等作为前驱体，通过物理及化学活化的方法便可使它们转化为孔道丰富的碳材料，因而具有广泛的适用性。在工业生产中，多孔碳材料常用做活化剂和吸附剂的载体，被广泛应用于吸附分离、电磁屏蔽和密封等领域。膨胀石墨，又称柔性石墨，是有天然的石墨麟片经氧化处理，再经高温膨胀制备而成的微观形态像蠕虫的松软石墨材料,也称石墨蠕虫(其外观及表面孔隙结构的SEM图如图1-1和图1-2所示)。于1963年首先由美国联合碳化物公司(UCC)研制成功，并于1968年生产，1970年投入市场，至今才有几十年的历史。虽然对其某些特性的研究还处在探索阶段，还没有使其施展全部优异的应用性能，但自研制成功以来就已经引起了研究者极大的兴趣，世界各国竞相投入对膨胀石墨的研究和开发。我国于1978年开始对膨胀石墨材料进行研究生产和应用，但不论从技术上还是理论上都与国外有较大的差距，其研究主要是对膨胀石墨的结构和性能进行改良。随着我国工业化进程的加快，必将为膨胀石墨的系统研究和规模化生产提供更好的发展背景。膨胀石墨为高纯石墨制品，天然石墨属于六方晶系，晶体呈六方板状和片状，集合体为鳞片状，具有典型的层状结构，在同一层面(称为α向)内碳原子间形成共价键，键能为586KJ/mol，而在层间(与α垂直的方向，称为c向)，则以微弱的范德华力结合，键能为16.7KJ/mol，这种层状三维有序排列，造成了晶体结构的层面方向和层间方向的结构差异，进而使得石墨晶体具有了各向异性的特征，如电性能、热性能、机械性能的各向异性。因而膨胀石墨这种石墨多晶结构也就具备这种各向异性特征，在分析时需加以考虑。膨胀石墨疏松多孔的特殊结构，使其可压缩回弹性很高，成为一种越来越受人们青睐的新型密封材料，广泛地应用于各种机械装置的动、静密封上，特别是发达国家从九十年代起陆续禁用石棉这种传统密封致癌物质，加速了膨胀石墨密封材料的应用。我国在五年内从美国和日本就引进了三条连续生产线，对这种新型密封材料投入研究和生产，但由于生产出的膨胀石墨硫分高、挥发性高、强度低以及生产工艺落后，使产品在国际市场上的竞争力不强。为克服其强度低及在空气中易氧化的弱点，国际上都在研究新的制备方法以及研制膨胀石墨复合制品，将膨胀石墨与HB03 (或盐类)、H3PO4 (或盐类)、有机娃、树脂等粘合剂复合,有的还浸泡销酸(或BaMoO3)、四氟液等提高了其高温抗氧化性和润滑性等。膨胀石墨密封性能的应用和发展 20世纪60年代后期，美国联碳公司用膨胀石墨制成密封材料，从而诞生了第二代密封材料。1971年美国洛克惠尔阀门工程设计中心为解决原子能阀门泄漏问题，对其国内的某九家公司生产的各种不同类型的密封结构在预设的64个试验地点均进行了对比研究。结果表明，膨胀石墨材料的密封效果最好。因而，一些发达国家如美、日、法等对这种密封材料做了进一步的深层次研究，加快了膨胀石墨材料在密封领域的发展速度，使这种髙效节能的新型多孔碳材料成为世界上备受关注的密封材料。自1978年起我国才开始钻研膨胀石墨材料及其复合材料制品，近几年发展速度也很快。黄卓明等研究了柔性石墨在泵类动密封上的应用，证明了柔性石墨填料密封优于浸油面纱、石棉盘根和橡胶盘根等填料密封，而且柔性石墨在碱液、稀硫酸、浓硫酸和有机溶剂中耐腐蚀且化学稳定性好；姜放对膨胀石墨填料密封流体压力的分布进行了研究，得出了填料环的数量、结构、大小及刚度对整个填料密封流体泄漏压力分布曲线的影响，并提出使用不同密度相同规格的填料环组装在同一填料函中，可使流体泄漏压力分布较为合理的见解；顾伯勤等人对不锈钢柔性石墨缠绕垫片的高温性能进行研究，实验结果表明其压缩量随试验温度和垫片压紧应力的增大而增大，垫片的回弹性能随温度的升高而下降，其压缩回弹曲线具有非线性和非保守性，而且这种垫片由金属和非金属组成，常温下亦有蠕变发生，蠕变量随温度的升高而增大；周庭年等人以蔗糖水溶液浸渍的膨胀石墨经高温处理达到在石墨层间结构中渗碳的目的，提高了膨胀石墨材料的压缩性能并提出以此渗碳材料为基体进一步与不锈钢丝制成夹层复合材料可提高抗拉强度40%左右；河南冶金设备联营公司经过几年研究，在膨胀石墨平面密封体技术上有了新的突破，提高了密封可靠性，实现了高温密封材料的更新换代，达到了增产节约的目的。作为一种新型功能性碳素材料，膨胀石墨(Expanded Graphite，简称EG)是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。EG 除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还具有天然石墨所没有的柔软、压缩回弹性、吸附性、生态环境协调性、生物相容性、耐辐射性等特性。[1] 早在19世纪60年代初，Brodie将天然石墨与硫酸和硝酸等化学试剂作用后加热，发现了膨胀石墨，然而其应用则在百年之后才开始。从此，众多国家就相继展开了膨胀石墨的研究和开发，取得了重大的科研突破。膨胀石墨的制备方法自1963年首先由美国联合碳化物公司(UCC)研制成功以来，膨胀石墨便以其优良的性能受到国内外学者广泛关注，为了使其性能得以体现和完善，其制备方法也逐渐得到改进，制备工艺越来越简单，制备过程中产生的污染越来越低，正在向无污染、不含硫、强度高等方向发展。如下简要介绍几种常用制备方法: (1)化学氧化法化学氧化法是工业生产过程中化合成可膨胀石墨的传统用法。当加热温度达到100℃左右时按一定的比例将氧化剂与浓硫酸配成氧化酸液，把天然的鳞片石墨浸泡于配好的溶液中，使溶液中的硫酸根离子插入石墨层间与被氧化的碳原子相结合，反应一段时间后，水洗干燥，得到可膨胀石墨，再经高温膨胀后便制得膨胀石墨。但应用此方法时，须注意浸泡时间、氧化剂与插层剂的配比、氧化剂用量以及膨胀时所用温度等工艺条件都会影响膨胀效果。如：所用的氧化剂用量太少，会导致石墨的层间反应不充分，达不到完全膨胀所需要的氧化程度，但用量太大，又会造成石墨氧化过度，同样达不到预期的膨胀效果。该方法的反应方程式是: (2)电化学法清华大学和南宫市光华化工厂釆用电化学法生产可膨胀石墨，不但降低了生产成本和环境污染，而且提高了产品质量。该方法是将所选的辅助阳极材料与石墨结合成阳极室，之后浸泡在含有插层剂的电解液中，通以适当大小的电流，经过一定的时间被氧化后取出，经过水洗干燥后制得可膨胀石墨，再经高温膨胀制得膨胀石墨材料。通过该方法制取的膨胀石墨一般来说含硫量较低，不需添加其它氧化剂，只需调节电流电压等电化学参数便可控制反应的进行，这种方法的简单可控似的膨胀石墨的大批量合成成为可能，但是，它也有不足因素。例如，反应所需的时间较长，成本较高等。 (3)浸泡液置换法如反应方程式(1-1)所示可知由传统工艺即化学氧化法制得的膨胀石墨中含硫量较高，而硫含量会影响材料的使用寿命，所以应该尽量降低材料中的硫含量。敦惠娟等人将通过传统工艺制得的可膨胀石墨材料浸泡于由草酸与硝酸混合而得的溶液中，发生如下反应：可以看出经过上述反应，部分确酸根离子和草酸分子插入石墨间，替换出部分硫酸根离子和硫酸分子，从而大大降低了可膨胀石墨材料的含硫量。 (4)添加非强酸类插入剂非强酸类插入剂进入石墨层间可以部分地取代硫酸，从而降低可膨胀石墨的含硫量。王慎敏等以少量浓硫酸和高猛酸钾为混合氧化剂，少量三氯化铁为插入剂，找出了比较理想的制备低硫可膨胀石墨的条件，其制备工艺简单、反应速率快、环境污染小，且力学性能、热失重率和硫含量等主要性能均优于国内外同类产品。宋克敏等以高猛酸钾等为氧化剂，以浓销酸和丙酸组成的混合液为插入剂，制备了无硫可膨胀石墨。F·Kang在甲酸溶液中合成了无硫可膨胀石墨，这种可膨胀石墨层间只含有碳、氢、氧等元素，膨胀后几乎为纯碳物质，此法提供了制造高纯、无腐蚀柔性石墨的可行方法。膨胀石墨的性能膨胀石墨是由天然石墨鳞片经过化学处理，高温下瞬时膨胀改性而成。它不仅拥有天然石墨优良的化学性能，而且具有了更多独特的机械性能，是目前适用范围广、密封性能良好的理想密封材料。主要性能介绍如下： (1)密度：石墨鳞片经髙温膨胀后便制成具有疏松多孔微观结构特征的膨胀石墨。其堆积密度一般为0.002～0.005g/cm3，成品密度为0.8～1.8g/cm3，因而它的质量较轻、可塑性较好； (2)纯度：膨胀石墨制品中碳元素的含量最多，固定的碳含量可达98%左右，有些特殊处理过的膨胀石墨材料其含碳量可超过99%，可以满足许多工业部门对密封件高纯度的要求。 (3)稳定性：理论上说，膨胀石墨制品能在-200℃～3000℃下使用，作为密封填料可在-200℃～800℃安全使用。能保证低温不脆化、不老化，高温不软化、不变形、不分解。而且膨胀石墨还具有较小的热膨胀系数，使其稳定性更好，在高温和温度剧变的工况下也能良好的密封。 (4)耐放射性：受中子射线、γ射线、α射线、β射线等长期照射而不发生明显变化。 (5)不渗透性：疏松多孔的特殊结构使得其表面积很大，易形成极薄的气膜和液膜从而阻止介质渗透，对很多气体和液体具有良好的不渗透性。 (6)自润滑性：膨胀石墨仍保持天然石墨鳞片的平面层状结构，外力作用下平面层间易相对滑动而产生自润滑，有效防止轴或阀杆的磨损。 (7)耐腐蚀性:膨胀石墨具有稳定的化学惰性，除了强氧化剂如王水、硝酸、硫酸和卤素等一些特定介质外，能适应大部分酸、碱、盐溶液、海水、蒸汽有机溶剂等介质。 (8)可压缩性和回弹性：膨胀石墨制品微观上具有很多可压缩的封闭小空隙，外力作用可被压缩，同时，因小空隙中的空气产生张力而具有很好的回弹性能。 (9)柔软性：膨胀石墨质轻柔软，易加工，用普通刀具便可切割，可任意卷绕、弯折，具有很多成品形状。膨胀石墨及其复合密封材料的研究与进展膨胀石墨是由天然石墨经过一定的物理化学等方法处理得到的，其微观晶体结构与普通石墨相同，因而具有石墨的所有通性，同时还拥有较大的比表面积和较高的表面活性，不需要添加任何點结剂，也不需要高温烧结，即可压制成型。将膨胀石墨颗粒放在加压的装置上压制成长条形薄片或带状，然后将这些长条薄片或带状的膨胀石墨缠绕起来，在模具中加压成型，便可制成柔性石墨纸箱、柔性石墨填料环、膨胀石墨不绣钢缠绕塾、膨胀石墨波齿复合塾片等不同品种的机械密封用件，同时，膨胀石墨还可以制成板材或石墨设备。但由于膨胀石墨的机械强度低于的缺点，在某些应用领域内会受到一定的限制，因而也加速了其复合材料的发展。随着世界各国对含石棉密封材料的限制越来越严格，膨胀石墨及其复合密封材料作为一种性能优异的非石棉材料有着极高的应用和发展前景，引起越来越广泛的重视。膨胀石墨及其复合材料在密封中的应用由于膨胀石墨本身所具有的耐高低温性、耐腐蚀性、不滲透性和优良的压缩回弹性，因此被广泛应用于各个场合的动密封、静密封中，以其为基体制备的纯柔性石墨密封垫片、柔性石墨环、柔性石墨编织填料以及各种柔性石墨复合材料均已广泛应用于各种场合的弹性密封和非弹性密封系统中。比如，冶金工业中各种炉窑的管道、阔门和设备法兰的高温密封；机械、电子、化学、宇航工业、核工业、石油、化工等行业中的耐腐烛密封和耐辐射密封；铁路内燃机、汽车及各种内燃机气缸垫、进排气管垫的长寿命密封等。目前市场上常见的膨胀石墨制品如下图所示：膨胀石墨及其复合材料的形式主要有以下几种: (1)密封垫片膨胀石墨作为静密封垫片即可由板材冲制而成，也可以模压的形式出现，其制备较简便。作为目前应用极为广泛的一种非石棉密封垫片，无论是纯柔性石墨垫还是其复合垫片都可起到很好的密封作用，可广泛应用于管道、阀门、压力容器、泵等法兰连接处做静密封用。 (2)膨胀石墨缠绕垫膨胀石墨缠绕垫为柔性石墨带与V形或W形金属带相间缠绕而成的一种复合密封垫。具有极好的耐高低温、抗腐蚀性,密封效果良好，是目前高温、高压工况下最有效的密封材料之一，对其进行的实验研究很多，但就数值模拟方面的研究甚少，因而本文选择了对这种复合垫片进行了不同工况下的性能研究。 (3)柔性石墨填料柔性石墨填料主要由柔性石墨填料缠绕在芯棒上经模压而成的，目前市场上柔性石墨填料的结构类型已经很多，有柔性石墨填料环、柔性石墨盘根、石墨填料垫、增强石墨盘根等产品，广泛应用在各行业的动静密封系统中。柔性石墨编织填料是以纤维为骨架结合外围一层由柔性石墨制成的线编织而成的复合材料，它基本保持了膨胀石墨原有的特性，不受酸碱的影响，且拉伸强度高、压缩性能好、导热好，装拆容易，是高温高压的蒸汽机和石油炼经炼制设备等工业部门的优选密封材料。胀石墨复合材料的制备和成型膨胀石墨独特的优异性能，使得其备受研究者的喜爱，但其本身存在的一些不可忽视的弱点，也限制了它在更广范围内的应用。比如，膨胀石墨疏松多孔的特殊结构使得它具有一定的吸水、吸油性，若用纯膨胀石墨做汽车的汽組垫密封材料，就会造成因吸水、吸油而造成严重泄漏；膨胀石墨是由天然石墨高温处理而得，其内部的结合仅仅靠微弱的范德华力，因而强度较低；耐磨性差，不抗冲刷，因而不能直接用它做某些粟、阀门的密封材料。因而，寻找柔性石墨复合材料成为了国内外从事膨胀石墨研究的科研人员的主要方向,现已取得很大进展。金属一膨胀石墨复合材料很多传统的金属材料具有良好的塑性、初性、择接性、耐烛性能等，而且刚度高抗冲刷性能好对于弥补纯膨胀石墨材料自身的一些弱点具有很好的效果，因而制造金属一膨胀石墨复合材料在密封界很受青睐，目前有以下两大类型： (1)夹金属型膨胀石墨复合塾片又叫增强石墨塑片或高强石墨垫片，常用的内层增强材料有304、316不锈钢或马口铁等,形式有冲刺板增强、平板增强和网板增强等，而304增强石墨普遍应用于压力容器、泵、管道、阀门、发电机等设备的密封系统中，具有良好的耐高低温性，高强度性和良好的压缩回弹性。 (2)渡金属型在基体材料的表面镀上一层保护膜，向来是很多行业用来增强集体材料性能所使用的最简单实用的方法，自然也吸引了膨胀石墨研究者的兴趣，他们通过在柔性石墨板材表面镀上一层铬、钼、钨等金属，等到了很多特种耐腐蚀、高强度的石墨制品。其方法很简单，只需在真空的条件下使石墨板的表面脱气，之后用铬酸钠、钼酸钠、钨酸钠等相应的盐类溶液浸泡石墨板，一定时间后干燥即可得到柔性石墨复合材料。由于这种方法简单可操作，在日常生产中也较为普遍，但对如何提高其性能的可控性,达到省材省时的效果仍然是研究者努力突破的科研方向。垫片的密封机理与形变方程机械设备按密封面的相对运动可以分为静密封和动密封两部分，而静密封又是日常生产中常用的密封形式，如管道法兰、螺纹连接、压力容器与盖的密封等，根据工作原理，静密封又可分为螺栓法兰连接垫片密封、自紧式密封、螺纹连接垫片密封和密封胶密封等，其中螺栓法兰连接垫片密封是目前使用最广的一种静密封形式。对于这种密封结构的研究工作主要集中在两个方面：一方面是对于密封材料的性能测试，着重研究材料的制备方法以及实验仪器和方法的科学性、准确性；另一方面，对引起系统密封失效的各种原因做了大量的分析工作，对于不同材料不同形式的垫片，分别研究影响其泄漏率大小的因素。为防止流体的泄漏，所用基本方法是在密封口增加流体流动的阻力，当介质通过密封口的阻力大于密封口两侧的介质压力差时，介质就被密封。而介质通过密封口的阻力是借助于施加在压紧面上的比压力实现的，作用在压紧面上的密封比压力越大，则介质通过密封口的阻力越大，越有利于密封。强度失效对于螺栓法兰连接系统而言，若其发生强度失效的问题，则应针对构成它的法兰、螺栓和垫片三部分分别进行强度分析。 (1)法兰的强度失效法兰的材料选择和结构设计直接影响其强度，在选材时必须充分考虑内部介质的腐蚀性、材料的适用温度以及所能承受的最大应力等因素，这是选材的基本要求。根据GB150进行法兰的结构设计及强度校核，这样设计出的法兰其强度基本可以保证，降低了法兰强度失效的概率。 (2)螺栓的强度失效螺栓的强度失效很大程度上是由以下原因造成的：材料强度不足、介质的腐蚀、高温蠕变松弛、螺栓内部缺陷以及预紧力过大，由于这些原因使得螺栓弯曲或扭曲起不到紧固的作用，从而导致连接结构的失效。由于螺栓强度失效出现的概率大且造成的影响大，因而必须引起设计者的高度重视。 (3)垫片的强度失效垫片是整个密封连接中最重要的密封元件，其性能的好坏直接影响连接结构的紧密性。垫片的变形能力与回弹特性是决定其密封效果的重要因素。通常变形能力很大的垫片需要很小的螺栓预紧力便可将压紧面上凹凸不平的间隙填满，易形成初始密封；回弹特性较好的垫片，更易适应由操作工况下的介质内压和温度引起的波动，又因为垫片是与介质直接接触的，所以它还应具有耐腐蚀、抗冲击、抗疲劳等特性，以保证在承受实际工况作用时仍具有很好的密封性能和较长的使用寿命。密封失效螺栓法兰连接的密封失效主要表现为泄漏，一旦发生泄漏就会造成事故，轻则造成能源和设备的浪费，影响正常生产运行造成经济损失，重则可能引起爆炸造成人身伤亡，对环境造成不可估量的污染程度。因而尽可能地减少泄漏、提高对容器和管道等密封系统的密封要求显得更为重要。分析实际生产中产生泄漏的原因，发现流体在密封处的泄漏一般有两种途径一种是“滲透泄漏”，这种泄漏主要是由于垫片的材料本身具有很多毛细管，流体通过这些毛细管便可产生渗透泄漏，通常介质内压越大、温度越高、介质粘度越小，渗透泄漏的概率就越大。此外，除了这些流体性质及所处的工况条件的影响外，垫片结构类型以及材料性质也是最主要的因素，多发生在非金属塾片密封时，这是由于这些材料本身具有很多微小的间隙，组织疏松，紧密性差。当作用其上很小的压力时，介质就可能很容易地通过大量的毛细血管而发生泄漏。一般来说可以通过对这些渗透性的垫片材料添加某些填充剂。比如用硅酸、磷酸等溶液浸泡的方法进行改良，或与某些不透性材料组合制成复合材料也可减少“渗透泄漏”。二是“界面泄漏”，即沿着垫片与法兰压紧面之间泄漏，泄漏量大小主要与界面间间隙尺寸有关。造成这种泄漏的因素主要有两个：(1)加工时密封面凹凸不平或是压紧时力度太小、不均匀，造成了密封面上存在间隙。(2)密封面两侧存在压力差或浓度差。在实际操作时，密封面两侧存在的压力差和浓度差是无可避免的，要想减小这种界面泄漏,就必须提高加工精度，同时要合理给垫片施加压紧力，充分利用垫片产生的压缩回弹形变来填补密封上四凸不平的间隙。螺栓法兰连接系统的变形协调方程目前以弹性强度分析为基础的法兰连接系统的设计计算方法主要有Waters理论和Timosenko理论，后者相对于前者更适合应用于整体法兰连接系统，原因是除了考虑Waters理论中需要注意的条件外，Timosenko理论还考虑了介质压力、内外温度、材料的弹性模量、线膨胀系数等特征参数会随温度变化而改变等可能影响连接系统泄漏率的因素。本文将螺栓法兰连接系统作为一个整体，用Timosenko理论进行分析，基本假设有： (1)把法兰壳体简化为无限长的弹性基础梁，而将法兰环视为环形平板，在外力矩的作用下不产生扭曲只是偏转了一定角度; (2)将法兰与螺栓看成是线弹性的，不产生塑性屈服和蠕变，且不考虑螺栓孔对法兰变形的影响； (3)不考虑法兰与筒体连接处产生的法兰径向位移和由内压产生的薄膜应力，认为壳体与法兰的转动角以及产生的径向位移均相等。螺栓法兰连接结构的选择根据生产工艺及设备安装的需要，化工设备或管道连接多采用可拆式连接结构，如：螺纹连接、插套连接、法兰连接等，而法兰连接又是应用最广泛的可拆式连接，研究法兰连接结构的受力及变形情况成为了重点。依据介质内压和介质类型合理选择法兰、螺栓和塾片的材料以及结构类型，下图为法兰连接结构的一般型式。金属齿形垫一般用精密的车床在金属不锈钢平垫片的二面加工成同心的沟槽，根据不同的介质，可选择柔性石墨、PTFE、无石棉板或其它一些软金属，粘贴在垫片的二面。也可不带密封层直接使用，且能达到良好的密封效果，但在高压场合中容易对法兰的表面造成损失。金属齿形复合垫片的密封性能模拟及结构优化金属齿形垫片概述在实际生产中，金属齿形垫的制备极其简单，即用精密的车床在金属不锈钢平垫片的两面加工成许多同心的沟槽便可制得齿形金属骨架。特殊的齿形结构决定了它的密封机理：利用受压时齿尖部分会产生应力集中具有很高的应力，而形成金属的线密封。它能达到较高的密封效果，较为安全且可靠性高，但是材料的选择、结构设计及产品加工等条件对于金属齿形垫片的密封性能具有很大影响，而且如果在高压场合直接用这种齿形垫片容易对法兰的表面造成损坏，因而，在当前产业中单纯使用这种金属骨架的很少，更多的是应用其组合而成的复合垫片。这种以金属骨架为基体，根据不同的工作介质，选择柔性石墨、PTFE、非石棉板或其它一些软金属，粘贴在骨架的两面而制成的塾片便是金属齿形复合垫。近年来，随着密封技术的不断发展，膨胀石墨材料的性能越来越受到大家青睐。作为新型密封材料，它已经在不断地代替石棉密封材料和传统的金属密封材料。因而，对于从事金属齿形复合垫片的研究者来说，以齿形密封垫的基体，在其上、下接触面处粘贴柔性石墨做成柔性石墨金属齿形复合垫，更是他们趋之若鹜的研究方向。大量的实验研究已经表明，这种复合垫片不仅保留了原来齿形垫整体结构的波齿状骨架的可靠性，在其尖齿处保持多道线密封，而且拥有了膨胀石墨材料耐高低温、压缩回弹性能良好等特性，具有了双重密封效果。这种组合垫的密封机理是在较低的预紧力下，垫片表面柔软柔性石墨层被压入金属骨架的沟槽中，金属骨架的上下表面并不与法兰直接接触，避免了对法兰体的损坏，进一步加大应力时，金属骨架产生弹性形变而使膨胀石墨受到压缩，使其封闭在金属骨架和法兰接触面之间的环形密闭空间里。因而形成了多道金属材料与柔性石墨相结合的双重密封效果。柔性石墨金属齿形复合塾尤其适合于高温、高压以及工况条件交替变化的场合，广泛应用在换热器、压力容器、反应釜等设备的法兰连接处，是传统金属包覆垫片的理想替代品。金属齿形垫片的结构型式根据法兰的密封面型式的不同分为二种基本类型：一是用于平面法兰的带定位环的齿型垫；二是用于凹凸法兰的不带定位环的齿型垫。图4-1为实际生产中柔性石墨金属齿形复合垫带定位环的外形结构。柔性石墨金属齿形复合垫的压缩性能模拟模型及材料类型根据我国2009年7月实施的化工行业标准《钢制管法兰用具有覆盖层的齿形组合垫》(标准号：HG/T20623-2009），本文选用DN80的金属齿形垫，其金属骨架结构和整体结构形式分别如图4-2、图4-3所示，标准垫片的尺寸大小如表所示。本文主要研究公称直径不变的条件下，金属骨架的齿数N和膨胀石墨覆盖层的厚度S对复合垫片力学性能的影响在前处理过程中，金属骨架的材料选用304不锈钢，其弹性模量为2.0x10＾11 Pa，泊松比为0.313，剪切模量为7.45x10＾11 Pa，屈服极限为2.05X 10＾8 Pa，密度为7850kg/m3，单元类型釆用“planel83”；覆盖层的材料选用密度为1000kg/m3的膨胀石墨，其弹性模量为1.0x10＾10 Pa，泊松比为0.01，剪切模量为1.0x10＾7 Pa，屈服极限为6.0x10＾7 Pa，单元类型为“planel82”。由于垫片结构为中心轴对称图形，忽略不计圆周方向上的应力，我们将三维几何模型简化为二维模型进行轴向应力分析。 (1)Plane182单元 Planel82单元是2维4节点实体单元，用于2维模型。每个单元有4个节点，各个节点又有两个自由度，即沿x，y方向的平移。该单元即可作为平面单元(平面应力、平面应变或广义平面应变)，也可作为轴对称单元，具有塑性、超弹性、应力强化、大变形、大应变能力以及力一位移混合公式的能力，可以用来模拟几乎不能压缩的次弹性材料和完全不能压缩的超弹性材料的变形。 (2)Plane183单元 Planel83单元是一个高阶2维8节点实体单元，具有二次位移函数，适用于模拟不规则模型的网格划分。该单元由8个节点定义，每个节点有方向两个自由度。与PIanel82单元相似，它也可用作平面单元和轴对称单元。具有塑性、孺变、应力刚度、大变形、大应变的能力，同时具有力一位移混合公式的能力，可用来模拟接近不可压缩的弹塑性材料的变形，支持初始应力选项。并提供不同的打印输出选项。网格划分考虑到金属骨架的无规则形状，本文选用了较为简单的自由网格划分，单元形状为四边形，单元边长尺寸为0.1mm。该模拟所用的几种尺寸的垫片模型，它们在划分完网格时，生成的节点数在20000个左右，生成的单元数在7600个左右，图4-4为波齿距为齿数为12个,膨胀石墨覆盖层厚度为0.4;mm的齿形复合垫片的单元网格划分情况。耦合自由度 ANSYS软件包含了耦合自由度和约束方程的功能，能够实现对刚性区域、某些结构的铰链连接、具有对称性的相对滑动边界、周期条件和其它的特殊内节点连接等细节的准确描述。应用于模型部分的典型的耦合自由度包括：结构对称、在两个重复节点之间形成铰链、销钉、万向节和滑动连接，从而使模型的某一部分表现出刚体的特性。本节模拟中为了更好地表现出膨胀石墨复合层的变形协调性，仅仅用常规的单元连接节点不能实现，而必须在上面的复合层上表面上进行耦合自由度的操作，将X方向作为主自由度，约束其上表面各重复节点的X、Y方向上的位移一致，以保证上表面的刚体特性。加载和求解定义结构的分析类型为静力分析后，为了得到柔性石墨金属齿形复合垫整体结构的压缩回弹性能曲线，需要使用多步加载方法。首先需要给模型施加边界条件，本模拟中约束所有模型的下复合层的下表面的轴向自由度，即限定UY=0；然后在上复合层的上表面上施加均匀载荷60MPa，设定载荷步选项包括设定载荷步结束时间为lOs、子步数为100以及载荷步的读取方式为每一子步读取结果等，之后进行写载荷步，记为1；最后在上复合层的上表面上施加载荷大小为0MPa的载荷，设定载荷步选项包括设定载荷步结束时间为20s，其它值默认，写载荷步，记为2。其中载荷步1的作用是实现对模型的逐步加载，载荷步2的效果是实现对模型的卸载过程。当边界条件和载荷步设定好之后便可开始计算，选择“Solution—Slove—From LS Files"完成对多步载荷的求解。査看计算结果在ANSYS的通用后处理中，选择读取指定步，然后针对某一节点选择十个左右加载过程中的时间步以及十个卸载过程中的时间步，读取对应时间步下该节点的位移值和应力值，下面三个图为标准的柔性石墨金属齿形复合垫(P=1.0mm；S=0.5mm，N=12)在加载和卸载过程中塾片模型在某些时刻的应力云图和位移图。 (1)应力云图 (2)位移图由于该复合垫片在加载和卸载时的变形量很小，这里不再列出卸载时的位移图。由以上三图可以看出加载过程中随着载荷步的增加即载荷数值的增大，垫片结构的应力值和位移值均在不断增加，而在卸载过程中该节点的应力值随载荷的减小而减小，这与实际的加载卸载规律一致，在实间历程后处理器POST26中将此节点在加卸载过程中的应力数值的变化情况用折线表达出来将该节点对应的所选载荷步的应力值和总体位移值带入origin软件中进行处理，得到常温下，标准柔性石墨金属齿形复合垫的压力闭合曲线，按照上述模拟方法，依次将结构特征的柔性石墨金属波齿复合垫的压力闭合特征值求解出来，并将这些特征值带入origin软件中进行处理，其处理结果如图4-10所示，可以看出标准复合垫片(12个齿)以及10个齿的复合垫片其压缩曲线接近于线性，标准垫片(膨胀石墨覆盖层为0.5mm)及覆盖层厚度为0.4mm、0.6mm的复合垫片其压缩性能曲线近似于线性。图4-10(a)为垫片厚度为S=0.5mm，波齿深度为h=0.32mm，不同齿距不同齿数的复合垫片对应的的压力闭合特征值；图4-10(b)为齿距为P=1.0mm，齿数为N=12个，波齿深度为h=0.32mm，不同的垫片厚度的复合垫片对应的压力闭合特征值(紧供以后数值分析参考)：柔性石墨金属齿形复合垫的泄漏率模拟对于密封垫片来说，其泄漏率数值的大小直接决定了其密封性能的好坏。目前，对于柔性石墨金属齿形复合垫片的研究大多还仅限于实验研究，而且即便有数值模拟垫片的性能，也都是就其金属骨架进行的结构性能研究，而就整个复合垫片的泄露率分析来讲数值模拟分析几乎没有。本文针对以上各个结构的复合垫片，设定其所受介质内压分别为0.98MPa、1.568MPa、2.45MPa、4MPa、6MPa和8MPa对应的螺栓预拉伸力按下式计算：在前处理阶段中，垫片的材料参数按图4-10所示的各结构下的应力闭合曲线所对应的压缩回弹数值相应地输入压缩和线性卸载数值中，其它的单元选择、模型建立、边界条件、加载与求解方法一致，下图为标准的柔性石墨金属齿形复合垫在十个工况下的应力云图。无论在哪种工况下，垫片的应力分布都有一样的规律，即沿直径方向分布不均匀，由内向外逐渐增加；随着介质内压的升高，垫片的残余应力增加；当介质内压保持不变时，垫片的残余应力随着施加的螺栓预拉伸力的增加而增加，符合螺检法兰连接系统的力学特征。再次验证了模拟数值分析方法的正确性。将ANSYS软件中结算所得的各工况下应力值和变形值相应地带入公式中计算出这些工况下柔性石墨金属齿形复合垫片的泄漏率，并对其它几种结构类型的垫片进行相同的分析，即首先应用大型商业有限元分析软件ANSYS计算出各工况下的应力值和变形量，然后带入多孔介质模型的泄漏率方程中计算出相应的泄漏率。最后将计算所用的各种模型在十种工况下的垫片泄漏率数值导入origin数据处理软件中进行比较分析比较，处理结果如图4-12所示。图(a)为垫片厚度为S=0.5mm，波齿深度为h=0.32mm，不同齿距不同齿数的复合垫片在不同介质内压下的泄漏率比较；图(b)为垫片厚度为S=0.5mm，波齿深度为h=0.32mm，不同齿距不同齿数的复合垫片在介质内压为2.45MPa下不同的螺栓预拉伸力作用时的泄漏率比较；图(C)为齿距为P==1.0mm，齿数为N=12个，不同的膨胀石墨覆盖层厚度的复合垫片在不同的介质内压下的泄漏率比较；图为齿距为P=1.0mm，齿数为N=12个，在介质内压为2.45MPa下不同的螺栓预拉伸力作用时的泄漏率比较(仅供以后数值分析参考)：由图(a)可以看出，介质内压对不同齿数的膨胀石墨金属齿形复合垫片的影响效果是一致的，即随着介质内压的增加，不同齿数的复合垫的泄漏率均在增力口；同一介质内压下，齿数为N=10个的复合垫片的泄漏率最小，而标准复合垫片(N=12)的泄漏率却是最大。由图(b)可以看出，螺检预拉伸力对不同齿数的膨胀石墨金属齿形复合塾片的影响效果也是一致的，即随着螺栓预拉伸力的增大，不同齿数复合垫片的泄漏率均减小；同一大小的螺栓预拉伸力作用下，齿数为N=10个的复合垫片的泄漏率最小，标准复合垫片(N=12)的泄漏率仍是最大。总结图(a)和图(b)可以得知。对于DN8的柔性石墨金属复合垫片来说，其标准的金属骨架结构并不是最好的，而是当垫片厚度为S=0.5mm,波齿深度为h=0.32mm，齿间距为p=1.0mm，齿数为N=10个时所设计出的复合垫片其泄漏率最小，即密封性能最好。介质内压对不同膨胀石墨覆盖层的膨胀石墨金属齿形复合垫片的作用效果是一致的，即随着介质内压的增加，不同膨胀石墨覆盖层的复合垫的泄漏率均在增加；同一介质内压下，膨胀石墨覆盖层的厚度为的复合垫片的泄漏率最小，泄漏率的最大值仍然是标准复合垫片的泄漏率数值。由图(d)可以看出，螺栓预拉伸力对不同膨胀石墨覆盖层的膨胀石墨金属齿形复合垫片的影响效果也是一致的，即随着螺栓预拉伸力的增大，不同膨胀石墨覆盖层的复合垫片的泄漏率均减小；同一大小的螺栓预拉伸力作用下，膨胀石墨覆盖层的厚度为S=0.4mm复合垫片的泄漏率最小，同样标准复合垫片(S=0.5mm)的泄漏率还是最大。总结图(c)和图(d)可知，对于DN80的柔性石墨金属复合垫片来说，当垫片厚度为S=0.4mm，波齿深度为h=0.32mm，齿间距为P=1.0mm，齿数为N=12个时所设计出的复合垫片其泄漏率最小，达到了垫片的结构优化的目的。本文小结本文介绍的是一种当前研究界较为关注的垫片一膨胀石墨金属齿形复合垫片。这种垫片以金属波形骨架为基体，在其上覆盖一层一定厚度的膨胀石墨便可得到，它不仅具有金属骨架刚度大、安全可靠的优点，还拥有膨胀石墨良好的压缩回弹性能及耐高低温等特性，收到了双重密封的效果，广泛应用于很多设备密封结构中。目前，对其进行的分析大部分还仅限于实验研究，数值模拟分析甚少，因而本文选用ANSYS软件对这种垫片的密封性能进行数值模拟分析并实现了垫片的结构优化。其中所得的结论包括： (1)加载过程中随着载荷步的增加即载荷数值的增大，垫片结构的应力值和位移值均在不断增加，而在卸载过程中该节点的应力值随载荷的减小而减小，这与实际的加载卸载规律一致； (2)当膨胀石墨覆盖层厚度为0.5mm时，标准复合垫片(12个齿)以及10个齿的复合塾片其压缩曲线接近于直线性； (3)当金属骨架的齿数为12个时,标准垫片(S=0.5mm)及覆盖层厚度为0.4mm、0.6mm的复合垫片其压缩性能曲线近似于直线性； (4)当膨胀石墨的覆盖层厚度为0.5mm时，齿数为N=10的复合垫片的泄漏率最小，而标准复合垫片(N=12)的泄漏率却是最大； (5)当金属骨架的齿数为12个时，膨胀石墨覆盖层的厚度为的复合垫片的泄漏率最小，泄漏率的最大值仍然是标准复合垫片的泄漏率数值。查看更多 0个回答 . 2人已关注

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