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柔性石墨波齿复合垫片压缩回弹性能研究李军;李翔;何兴建【摘要】采用有限元和实验方法对柔性石墨波齿复合垫片的压缩回弹性能进行研究,结果表明:柔性石墨波齿复合垫片存在一个最佳波数;垫片的压缩率和回弹率随波齿深度的增大而增大,但回弹率的增长幅度大于压缩率;垫片石墨层的性能对于垫片压缩回弹性能的影响较大,合理地选择石墨对于生产合格优质的垫片意义重大.【期刊名称】《化工科技》【年(卷),期】2015(023)005【总页数】3页(P21-23)【关键词】垫片;压缩回弹性能;有限元分析【作者】李军;李翔;何兴建【作者单位】中国特种设备检测研究院,北京100013;中国石油大学(北京)化学工程学院,北京102249;中国特种设备检测研究院,北京100013;中国特种设备检测研究院,北京100013;中国石油大学(北京)化学工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TH136自20世纪60年代新型密封材料柔性石墨问世以来，以柔性石墨波齿复合垫片为代表的新型复合垫片不断出现。
柔性石墨波齿复合垫片是由冲齿的金属骨架和柔性石墨复合而成。
该垫片具有密封性能好、压缩回弹性能好、耐高低温及抗腐蚀能力强、适用范围广、使用寿命长等特点，广泛运用到石油化工、冶金、制药及电力等行业。
对于石墨复合垫片压缩回弹性能的研究，国外主要有Bazergui等人[1]采用实验的方法对一种石墨复合垫片的性能进行研究，Sawa等人[2]对缠绕式垫片接触面的应力分布进行了实验和有限元分析，而国内，华东理工大学蔡仁良等人[3-4]对柔性石墨波齿复合垫片的类型、应用状况及石墨性能进了概述和研究，中国石油大学(华东)周先军等人[5-6]对波齿复合垫片的密封性能进行了实验研究以及郭滨诗等人[7]采用实验的方法对3种不同尺寸石墨复合垫片的蠕变和应力松弛特性进行了研究。
目前，国内对柔性石墨波齿复合垫片的结构尺寸尚未明确规定及垫片所采用的柔性石墨性能各不相同，垫片的质量参差不齐。
波齿复合垫片标准尺寸概述说明1. 引言1.1 概述波齿复合垫片是一种具有特殊形状的密封垫片，广泛应用于各个工业领域中。
它具有弹性高、耐压力、耐腐蚀等特点，能够有效地解决密封问题，提高设备的可靠性和性能。
1.2 文章结构本文将围绕波齿复合垫片的标准尺寸展开详细探讨。
首先介绍波齿复合垫片的定义与特点，然后探讨其在汽车工业、机械制造和建筑行业中的应用领域。
接着重点分析波齿复合垫片标准尺寸的重要性，并详细说明其规范要求。
最后进行结论总结，并展望波齿复合垫片在未来的发展趋势。
1.3 目的本文旨在全面介绍波齿复合垫片标准尺寸的相关知识，包括其定义与特点、应用领域以及规范要求。
通过深入剖析标准尺寸对于波齿复合垫片的重要性，读者能够更好地理解并应用于实际工程中。
同时，本文也对波齿复合垫片在未来的发展趋势进行了展望，为相关行业的从业人员提供一定的参考和启示。
2. 波齿复合垫片的定义与特点2.1 定义波齿复合垫片是一种具有波状结构的密封材料，由多个层次的金属薄片和非金属填充材料交替堆叠而成。
它通过形变和压缩实现密封作用，并能够承受高温、高压及化学物质的侵蚀。
2.2 特点（1）优异的密封性能：由于波齿复合垫片采用了波状结构，使其具有较好的弹性和回弹性，可以在各种工况下保持紧密的接触状态，从而达到可靠的密封效果。
（2）抗压性能强：波齿复合垫片由金属薄片和非金属填充材料叠加而成，其中金属薄片提供了良好的抗压强度，使其可以承受高压力环境下的工作要求。
（3）耐高温性能好：由于波齿复合垫片中采用了金属薄片作为基材，在高温环境下仍然可以保持稳定的结构和性能，不发生形变或破裂。
（4）耐腐蚀性能优秀：波齿复合垫片中的金属材料选用了耐腐蚀性能较好的材料，如不锈钢等，并在金属与非金属层之间采用特殊涂层或填充材料进行加工处理，以提高其抗腐蚀性能。
（5）可重复使用：由于波齿复合垫片具有良好的回弹性和弹性恢复属性，使得它可以多次使用而不降低其密封性能，从而减少了维修更换的频率和成本。
科技资讯2016 NO.18SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 业 技 术64科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION柔性石墨金属缠绕垫片使用性能优良,广泛应用于石油化工管道和设备的螺栓法兰连接密封系统[1]。
据不完全统计,柔性石墨金属缠绕垫片在国内外密封元件市场平均占有率达到50%以上。
缠绕垫片主要有V形和W形两种结构,目前,在国内工程领域,普遍使用的缠绕垫片以V形结构为主,只有在一些高端场合(高温、高压等特殊环境)才能更多地见到W形结构,且多数随设备进口[2]。
柔性石墨金属缠绕垫片的使用性能包括密封可靠性、使用寿命和可维护性[3];决定该垫片使用性能的重要指标是垫片的压缩回弹特性。
目前国内对柔性石墨金属缠绕垫片的压缩回弹特性的研究与测试还不够深入,文章结合工程实践、理论研究,对柔性石墨金属W形缠绕垫片的回弹特性进行测试和理论分析,有助于垫片参数的优化和使用优化,从而使垫片具有更好的性能,为工程实践中经济、合理地选择缠绕垫片提供一定的科学依据。
1 结构设计1.1 建立力学模型内外环柔性石墨缠绕垫片示意图如图1所示。
简化力学模型如图2所示,Q为压紧力,Q 1与Q 2分别为沿着斜边和垂直斜边的分力。
1.2 W形几何结构的设计以国家标准中5mm厚度缠绕垫片为设计、试验研究对象。
选用厚度为0.2mm,宽度分别为5.00mm、5.50mm和6.00mm的3种平钢带,制作3种W形结构,成型后的W形结构及具体尺寸如图3及表1所示。
2 优化试验2.1 试验条件技术要求:GB4622.3～2008。
垫片规格:5mm厚度级别内外环垫片,DN80 PN5.0;DOI:10.16661/ki.1672-3791.2016.18.064W 形柔性石墨金属缠绕垫片压缩—回弹性能试验与优化研究①滕加庄 陈庆(吉林化工学院 吉林吉林 132022)摘 要:通过使用不同宽度平钢带设计出3种W形柔性石墨金属缠绕垫片,在不同缠绕压紧力和拉紧力下,对304钢内外环柔性石墨缠绕垫片进行三因子三水平压缩—回弹性能优化试验研究,从而找出显著影响该结构垫片的重要参数及其对性能的影响规律,找出性能最佳参数组合。
材料应力松弛与变形行为的研究材料的应力松弛与变形行为是材料力学中一个重要的研究方向。
通过研究材料的应力松弛与变形行为，可以深入了解材料的力学性质和变形机理。
而对于工程应用来说，这些研究成果也可以为材料选择和设计提供重要的参考。
一、材料的应力松弛应力松弛是指在材料的应变保持不变的情况下，其内部应力会随着时间发生变化的现象。
这个现象可能由于材料中存在一些微观不均匀性引起，可以表现为材料在受力状态下逐渐变形或变形速度逐渐减缓等。
应力松弛现象的研究在很多行业都有应用，例如飞行器制造领域。
对于长期使用的部件，其中材料的应力松弛会导致部件的松弛和数据误差。
因此，研究长期使用下的应力松弛现象，可以为制定合适的部件维护计划、改善生产过程和原材料选择等提供参考。
二、材料的变形行为在材料工程中，变形是描述物质如何在对象受到外部压力时而改变形状的一个关键因素。
变形过程中会发生许多复杂的行为，例如材料的塑性变形、弹性变形、断裂等。
因此，研究材料的变形行为，可以让人们了解材料的力学性质，同时还能进一步深入了解材料的变形机理。
在研究变形行为方面，传统的材料工程主要依赖于实验研究。
为了更好地了解材料的变形行为，研究人员通常使用许多先进的技术来观测材料的行为，例如电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射等。
这些技术可以在不破坏材料的情况下，提供大量有关材料的实时数据，包括其变形的分子层次行为和变形引起的物理变化。
三、应力松弛和变形行为的关系研究应力松弛和变形行为之间的关系，可以帮助我们更好地理解材料的性能。
在很多材料中，应力松弛和变形行为是具有密切相关性的。
例如，一些金属材料的塑性变形，有可能是由于材料的应力松弛导致的。
同时，应力松弛现象也可以对材料的剪切变形产生影响。
当材料中存在应力松弛时，会导致材料在剪切变形过程中更容易出现裂纹和断裂等破坏现象。
这种行为的研究可以为开发更加长久耐用的材料提供重要的理论和实验支持。
四、结论总体来说，材料应力松弛和变形行为的研究具有非常重要的意义。
应力松弛和蠕变的模型和原理应力松弛是指材料在一定的应力作用下，随着时间的推移，应力逐渐减小的现象。
应力松弛可以在高温、高应力或长时间作用下发生，它与材料的内部结构和微观运动有关。
蠕变是指材料在一定应力作用下，在一段较长时间内会产生徐变现象，即在应力作用下，材料会慢慢地变形。
应力松弛的模型和原理可以从两个方面来解释，即弹性变形和材料内部结构变化。
首先，从弹性变形的角度来看，应力松弛可以通过弹性模型来进行描述。
材料在受到外部应力作用时，会产生一定的弹性变形。
当应力持续作用时，材料的分子和晶格内部会发生弹性畸变，从而产生内应力。
这些内应力会逐渐使材料的原始应力减小，从而产生应力松弛现象。
其次，从材料内部结构变化的角度来看，应力松弛可以通过材料的内部结构演化进行解释。
材料的内部结构由分子、原子、晶粒等微观结构组成。
当材料受到应力作用时，这些微观结构会重新排列和变形，从而引发材料的应变和变形。
随着时间的推移，材料的内部结构会重新达到平衡状态，从而使应力逐渐减小，产生应力松弛现象。
蠕变是材料在一定应力作用下，长时间内发生的徐变现象。
蠕变可以通过材料的流变模型来进行解释。
蠕变的模型和原理可以从粘弹性和塑性变形两个方面来解释。
首先，从粘弹性的角度来看，蠕变可以通过粘弹性模型进行描述。
粘弹性是指材料同时具有弹性和粘性特性。
在蠕变作用下，材料会同时发生弹性变形和粘性变形。
弹性变形主要是由于材料的分子或晶粒内部发生位移和畸变，而粘性变形主要是由于材料内部分子的滑移和相对位移引起的。
蠕变的产生主要是由于长时间的粘性变形造成的。
其次，从塑性变形的角度来看，蠕变可以通过塑性流变模型进行解释。
在蠕变过程中，材料的内部结构会发生可塑性的变形，即原子、分子或晶粒之间的相对位移会发生变化，从而引发材料的塑性流动。
长时间的塑性流动会导致材料的徐变现象，从而产生蠕变。
综上所述，应力松弛和蠕变的模型和原理可以通过弹性变形、材料内部结构演化、粘弹性和塑性变形等方式进行解释。
管法兰金属波齿复合垫片失效分析朱华平;魏安安【摘要】某石化公司DCC装置烟机进口管道法兰上的DN900金属波齿复合垫片在开车过程中断裂并泄漏.经过宏观检查,力学性能测试,应力计算,能谱、金相、电镜分析,表明其失效原因是波齿复合垫片骨架材料存在孔洞缺陷和氧化物夹杂.针对失效原因提出了今后使用过程中应采取的防护措施.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2010(027)010【总页数】6页(P50-55)【关键词】烟气;管道法兰;金属波齿垫;失效;分析【作者】朱华平;魏安安【作者单位】中国石化股份有限公司,荆门分公司,湖北,荆门,448039;江苏工业学院,江苏,常州,213016【正文语种】中文【中图分类】TQ055.80 引言某公司DCC装置烟机进口侧的烟气管道带颈对焊法兰的DN900柔性石墨不锈钢波齿复合垫片(以下简称波齿垫片)在烟机检修后开车过程中，沿周向出现4个漏点，2天后突然大量泄漏。
停机检查发现，波齿垫片已碎裂成多块碎片，现场收集到3块不锈钢骨架，其中最大的一块长110 mm。
为确保安全生产，避免此类事故再次发生，确定该批波齿垫片能否继续使用以及使用过程中应注意的问题，对波齿垫片的失效原因进行分析，具有重要的经济价值和工程意义。
1 失效现场调研烟机是DCC装置最重要的能量回收机组，烟机进口介质为从再生器出来的烟气，正常操作温度650℃，压力0.15 MPa。
烟气现场采样分析，主要成分包括N2(70.92%)，O2(2.14%)，H2O(14.14%)和CO2(0.69%)，未见明显的酸性物质。
另外烟气中还含有催化剂颗粒，颗粒浓度在200 g/m3以下，颗粒粒径在10 μm以下;烟气露点温度145℃。
烟气管道材质0Cr19Ni10不锈钢，无衬里，带外保温。
波齿垫片的上下表层为柔性石墨，骨架材料为304不锈钢。
烟机检修后的开车过程中，按照10℃/h的速度进行升温，最后达到操作温度650℃，压力0.15 MPa，事故发生前，对法兰泄漏部位进行了热紧处理。
