[发明专利]一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法

摘要

本发明公开了一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法，步骤为S1、获知螺栓法兰接头尺寸、材料和载荷参数；S2、获得基于紧密度的垫片参数和室温下螺栓法兰接头的泄漏率计算公式；S3、建立螺栓法兰接头的有限元模型；S4、采用热力学分析方法，获得温度场分布结果；S5、采用顺序耦合热应力分析方法，得到高温下的初始垫片应力σ(0)；S6、进行高温螺栓法兰接头的蠕变分析，获得高温下与时间相关的操作垫片应力σ(t)；S7、建立高温下螺栓法兰接头与时间相关的泄漏率计算公式；S8、计算获得高温螺栓法兰接头在长周期服役过程中与时间相关的泄漏率。该发明的优点在于：能够预测螺栓法兰接头在高温长周期服役过程中的泄漏率变化趋势，可获知实时泄漏率。

主权项

1.一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、获知螺栓法兰接头中法兰(1)、螺母(2)、垫片(3)、螺柱(4)各部件的规格尺寸、材料、螺栓法兰接头内部压力P、服役温度，服役温度为高温；基于选定的紧密度等级，确定螺栓载荷Wm0；S2、根据螺栓法兰接头泄漏率的室温试验方法，获得基于紧密度的垫片参数G，垫片参数G包含Gb、a和Gs三个参数；以及获得室温下螺栓法兰接头的泄漏率L与室温下的操作垫片应力σ、室温下的装配垫片应力σg、垫片参数G、螺栓法兰接头内部压力P之间的关系；S3、采用有限元计算方法，建立螺栓法兰接头的有限元模型；S4、在有限元模型上施加温度边界条件，采用热力学分析方法，计算高温下螺栓法兰接头的温度场分布，获得温度场分布结果；S5、将温度场分布结果作为载荷边界条件之一，同时施加螺栓法兰接头内部压力P和螺栓载荷Wm0载荷边界条件，采用顺序耦合热应力分析方法，进行高温螺栓法兰接头热‑结构耦合应力场分析，得到长周期服役初始时刻t＝0时的高温螺栓法兰接头的初始垫片应力σ(0)；S6、保持螺栓法兰接头内部压力P和螺栓载荷Wm0的载荷边界条件，保持螺柱长度不变，进行高温螺栓法兰接头的蠕变分析，获得高温螺栓法兰接头在长周期服役过程中与服役时间t相关的操作垫片应力σ(t)，σ(t)包括t＝0时的初始垫片应力σ(0)；S7、建立高温下螺栓法兰接头的泄漏率L(t)与高温下的操作垫片应力σ(t)、高温下的装配垫片应力σ′g、垫片参数G、螺栓法兰接头内部压力P之间的关系：L(t)＝F(σ(t),σ′g,G,P)     (1)式中，F表示函数关系，用高温下随时间变化的操作垫片应力σ(t)代替步骤S2中的与时间无关的操作垫片应力σ，同时将室温下的装配垫片应力σg更改为高温下的装配垫片应力σ′g；S8、计算高温下螺栓法兰接头在长周期服役过程中与时间相关的泄漏率L(t)。