压力容器快开门法兰的接触分析.pdfVIP

第41卷 第4期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．4l No．4 2012年4月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Apr．2012 压力容器快开门法兰的接触分析 杜四宏 ，秦富友 (1．中国核电工程有限公司郑州分公司，河南 郑州 ,450052；2．河南省化工压力容器检测中心站，河南 郑州 450000) 摘 要：通过接触单元来数值模拟压力容器快开门法兰的接触过程，得到了其受力特性和应力分布规律，并对 其危险截面进行了强度评定和疲劳分析。工程实践表明，按该方法设计的法兰满足结构强度和寿命要求。 关键词：快开门法兰；有限元分析；接触 中图分类号：TQ055～81 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2012)04-0048．04 齿啮式快开装置沿快开装置的圆周方向加工出 1 有限元分析模型 均布的齿，通过将顶盖法兰旋转某一角度，实现顶 蒸压釜快开装置的结构一般 由凸形顶盖(球冠 盖法兰齿与简体法兰齿之间的啮合和错开，从而达 形封头)、釜盖法兰、O型密封圈、釜体、釜体法兰、开 到快速开关的目的。它具有启闭快、承压能力强等 盖起 吊装置和安全联锁装置等组成。凸形顶盖与上 优点，在需要频繁开关盖的压力容器 中得到了广泛 法兰之间采用对接焊结构，在下法兰上加工密封槽 ， 的应用，如化工行业中用到的硫化罐和蒸压釜，医 通过孔与简体内部相通从而实现上、下法兰间的自 药行业中用到的杀菌锅，纺织行业中用到的蒸汽定 紧密封。釜盖法兰和釜体法兰在圆周方向上有均匀 型锅等。带平封头的齿啮式快开装置主要用于高 分布且可相互配合的40个啮合齿。釜盖法兰和釜 压、超高压场合，针对此类装置，13本制定了标准JIS 体法兰的啮合结构如图1所示。 B8284—1993 《压力容器快速开关盖装置》，我国也颁 布了相一致的化工行业标准 】。带凸形封头的齿啮 式快开容器主要用于中、低压场合，工作压力一般在 0．8～6．4MPa之间，工作温度一般在 200C左右，迄今 为止还没有该类装置的设计规范可供选用 [2】。 在工作压力下，齿啮式快开压力容器的齿与齿 之间的接触面不仅相互挤压而且相对滑动，接触状 态随着加载过程而变化，接触面上的应力难 以事先 确定。因此，考虑齿与齿之间的接触问题符合容器 1．球冠形封头 2．釜盖法兰 3．釜体法兰 4．密封槽 5．釜体 的实际状况。ANSYS软件提供 了强大的接触处理 图1 带球冠形封头的齿啮式快开装置 功能，支持多种接触方式：面一面接触、点一面接触 1．1 设计参数 和点一点接触 】。 蒸压釜釜体和球冠形封头 的材料为20R钢 本文通过接触单元来数值模拟啮合齿的接触过 板；上、下法兰的材料为 16MnII锻件。设计压力 程 ，建立了齿啮式快开容器的整体有限元分析模型， 1．2MPa，内直径2000mm；设计疲劳寿命为 105次； 对某蒸压釜中带凸形封头的齿啮式快开法兰进行了 设计