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“RX”型与“BX”型钢圈密封原理
API 标准用于法兰连接的“RX”型压力增强钢圈消除了绝大部分
的压力密封方面的危险,它与那些以前的长圆型及八角型“ R”型钢
圈一样得到普遍应用。这种钢圈是由 CAMERON铸造工厂研制生产。
CAMERON 设计人员在法兰承受非常高压的工况下注意到:在试压
中,那些用于法兰间连接的“RX”型钢圈有一种自密封效果。“RX”
型钢圈能够增加自密封效果以及预防由于井压变化和试压时压力震
动造成的钢圈失效。
这个结果是:这种钢圈能够借助内部所承受的压力来达到辅助密
封的效果,只需要很少的作用时间,不需要再次上紧法兰,并且提供
了一个安全度,而“R”型钢圈则不具备这些。
它是怎样密封的?“RX”型钢圈比传统的“R”型钢圈要高一些,
并且有一个大的与标准钢圈槽相接触的接触面,当法兰装好后,钢圈
外圈先与钢圈槽接触,这就导致了当法兰被上紧过程中,钢圈与钢圈
槽的外圈会产生预压力。
当钢圈内圈与钢圈槽内圈接触时,这个预压力就停止了。这就确
保了钢圈能够较好与钢圈槽吻合,并且能针对内压力提供最大的抗压
力,通过钢圈内圈与钢圈槽接触面的宽度及高度增加来保持自密封条
件的存在。
研究发现,密封面的宽度及高度必须大于产生自密封效果的密封
面。
对标准API 钢圈而言,用于压紧长圆形或八角形R 型钢圈的螺栓所
要承受的力比 RX 型高一倍,当上紧螺栓时,相对较软的长圆形钢圈
的表面与较硬的法兰钢圈槽紧密接触形成一个小的面,这个面的大小
依赖于螺栓压紧的程度。
当正常压紧时,压力
增加使钢圈变形产生密
封。在绝大多数API 法兰连接的标准中,将环法兰一周的螺栓连续紧
几次以达到一个稳定的状态是必须的,对大法兰所花费的时间将会达
到4~10 小时。
当内部压力大到能够引起那些使用长圆形或八角形 R 型钢圈密封
的部位产生挠曲时,螺栓施加在钢圈上的力开始降低,如果向外分离
的力大于施加密封的力就会发生泄漏。象一些外部的震动如钻井压力
波动等都会造成这样的后果,需要重新上紧螺栓。
长圆形和八角形钢圈设计上的两个缺点是不能有效的防止由于外
部载荷的增加带来的影响以及不具备内压助封的效果。
“RX”型钢圈解决了这些困难,螺栓只需要紧一次就可以,并可
以同时产生自密封的效果。钻井作业时的压力变化不会影响到钢圈的
密封。
在对采油树进行极高压力试压时不需要再次上紧螺栓,这就意味
着节省时间和劳动强度,也意味着安全的工作环境-特别是在浅海地
区。
大量不同工况下的试压认证了这种钢圈,在任何一种工况下,这
种钢圈在螺栓上紧力与那些长圆形钢圈相同的条件下能够形成安全
的密封状况。例如:在一只 2”-5000psi 的法兰上加一只“RX”型钢
圈,用 222 FT-IB 的力将其上紧,就可以承受 30000psi 的压力而不
泄漏。
“BX”型钢圈
“BX”型钢圈已经被用于工作压力为 10000psi 和 15000psi 的设
备上。与“RX”型钢圈相似,钢圈与钢圈槽的接触最初是在钢圈槽的
外侧并且具有内压助封
的效果。所有的 6BX 型
法兰被设计成凸台与凸
台相对的连接方式。应
当注意:“BX”型钢圈的
编号范围是从 BX150 到 BX160,且它们与“R”型及“RX”型不能互
换。API 推荐“BX”型钢圈只使用一次。
对于钢圈密封的原理有过许多争论,现将这篇译文刊登出来,以
便于探讨、研究
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