載荷與邊界條件邊界條件。根據(jù)工程實際經(jīng)驗來設(shè)置法蘭邊界條件:法蘭蓋端面自由，下法蘭設(shè)置軸向固定約束，子結(jié)構(gòu)兩側(cè)對稱面施加法向位移約束，以防止法蘭環(huán)在徑向和軸向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時防止法蘭環(huán)產(chǎn)生偏離對稱面的位移。載荷。外部載荷施加螺栓預(yù)緊力，在法蘭內(nèi)壁施加內(nèi)壓載荷與溫度載荷。操作工況下預(yù)緊力W。的計算參考《化工容器設(shè)計》中螺栓預(yù)緊力大小計算方法，計算可得操作工況下的螺栓預(yù)緊力為91 113N。
分別將石墨纏繞金屬纏繞墊片與金屬齒形金屬纏繞墊片安裝于法蘭上，并通過有限元模擬方法，對溫度、壓力、螺栓預(yù)緊力分別進(jìn)行參數(shù)化，將模擬結(jié)果進(jìn)行正交試驗來分析說明這3種因素對這兩種金屬纏繞墊片密封性能的影響。
選取操作條件下的溫度、壓力、螺栓預(yù)緊力3個因素作為試驗參數(shù)，試驗指標(biāo)為金屬纏繞墊片徑向中點處節(jié)點應(yīng)力大小。正交試驗表選取L933) n溫度在實際操作況溫度范圍內(nèi)選取10氏20儀3000C ;壓力在法蘭可以承受的壓力范圍內(nèi)選取么4,6MPa ;螺栓預(yù)緊力在操作工況螺栓預(yù)緊力范圍內(nèi)選取45 000,60 000,91 113N，這樣可以保證整個試驗過程中法蘭均處于密封狀態(tài)，不會發(fā)生泄漏。
對比柔性金屬纏繞墊與金屬纏繞墊在分別經(jīng)歷壓力波動后的應(yīng)力變化可得，柔性金屬纏繞墊經(jīng)過兩次波動后，墊片的應(yīng)力降低幅度和變形量明顯大于金屬纏繞墊的。結(jié)合上一小節(jié)正交試驗及對比結(jié)果可知，介質(zhì)壓力變化對柔h金屬纏繞墊的影響較大，而對金屬纏繞墊的影響相對較小，故金屬纏繞墊更適合于壓力波動工況。
程度為:螺栓預(yù)緊力>壓力>溫度，3種因素對金屬纏繞墊應(yīng)力的影響程度為:螺栓預(yù)緊力>溫度>壓力。高溫工況下，相比柔性金屬纏繞墊，金屬纏繞墊的螺栓預(yù)緊力在螺栓屈服強度的10%一75%范圍內(nèi)均可以達(dá)到良好密封而不被壓潰，更容易達(dá)到密封要求，在一定程度上降低了螺栓安裝難度。高溫工況下，壓力波動對柔性金屬纏繞墊密封性的影響大于對金屬纏繞墊密封性的影響，金屬纏繞墊更適用于壓力波動工況。
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