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金属缠绕垫片的屈曲新经验分析

金属缠绕垫片的屈曲分析图金属缠绕垫片的屈曲分析图

金属缠绕垫片的径向向内屈曲现象在现场已发现多年了,对不同直径以及在各种操作和安装条件下的垫片都可以观察到这种现象。然而,在某些特殊的操作条件下某些直径范围的金属缠绕垫片对这类屈曲特别敏感。其中包括:(1)在较高温度下,较大直径的304、316不锈钢带缠绕石棉、石里或其它代石棉琪料制成的缠绕垫片;(2)在严重热瞬变工况下工作的缠绕垫片;(3)预紧时的聚四氟乙烯(PTFE)缠绕垫片。

在前两种情况中,径向向内屈曲将导致金属缠绕垫片内径处金属缠绕带分离或爆裂。这是由于304型与316型不锈钢带与非金属填料具有不同的热膨胀系数,足够高的温度或严重的温度梯度导致不同的热膨胀而产生较大的内力所造成的。对于第三种情况,屈曲是由于装配载荷以及聚四氟乙烯(PTFE)的象不可压缩的流体性而致。按当时的标准(API-601第7版),这些聚四氟乙烯(PTFE)缠绕垫片不带内环。正是由于这些经验,目前所有聚四氟乙烯(PTFE)缠绕垫片根据ASMF B16.20的要求均带内环。

以上三种情况仅是个别例子,与此不同,现在发现严格按照ASME B16.20标准制造的管法兰用柔性石墨缠绕垫片普遍存在着屈曲问题。

1.高压力级别柔性石墨缠绕垫内环的屈曲

内环的变形或屈曲主要发生在压力级别为1500和2500的管法兰用柔性石墨缠绕垫片中。当系统水压试验后拆除初装垫片时。首先发现了内环的屈曲问题。由此导致对初装垫片的进一步抽样检查(系统还未进行压力试验)。检查的结果表明:这些垫片虽然全部符合ASME B16•20的要求,但安装在装置中的NPS58和NPS58以上的Class1500、2500压力级别的金属缠绕垫片有近一半其内环发生了严重或中等程度的屈曲。

2较低压力级别柔性石墨缠绕垫片内缠绕圈的屈曲

较低压力级别柔性石墨缠绕垫内缠绕圈的屈曲,大都发生在Class150、300、600压力级别法兰中NPS16或更小的尺寸范围内。而且都没有内环。大多数垫片在仅受装配载荷的作用,还没有进入液压或操作压力的工况下就发生了屈曲。

在对大约1200个已安装的柔性石墨缠绕垫片的检查中发现,有近12%的垫片内缠绕层发生了屈曲。且所有垫片均符合ASME B16.20的要求。

研究表明,尽管以上两种情况中的屈曲形式不同,但屈曲都与象不可压缩流体的柔性石墨以及其缠绕的紧度有关。尽管作为临时性措施,对较低压力级别法兰用柔性石墨缠绕垫片采用内环、对900或更高压力级别法兰用柔性石墨缠绕垫片增加内环的宽度能防止屈曲,但完全解决屈曲问题尚需对柔性石墨缠绕垫片的设计参数重新评价,包括在缠绕技术上进行创新性变革。这方面目前正引起制造厂、用户和标准化组织的普遍关注。

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