管道机械接头密封性能有限元分析.pdf

2012 管 道 技 木 5 彳曼 各 2012 第 5期 Pipeline Technique and Equipment No．5 管道机械接头密封性能的有限元分析 胡晓明 ，聂根辉 ，王 乾 ，郭伟宁。，董洪波 ，陈 宁 ，黎俊初 (1．海洋石油工程股份有限公司，天津 300451；2．南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌 330063) 摘要：设计 了管道机械接头，利用管接头件 的弹塑性变形进行管道间的连接。分析了管接头的密 封原理及影响其连接密封性能的主要因素，并以2”管道机械接头为例，通过建立有限元模型，运用有限 元方法，对管接头的抗 内压过程进行 了数值模拟。有限元模拟得出该管接头承受的极限内压值为 18 MPa，大于其 15MPa的设计工作 内压值，结果显示该管接头的设计工作 内压值较其模拟的极限内压值 更趋保守，表明该管道接头能够实现管道间的牢固连接，密封性能可靠。 关键词：机械接头；弹塑性变形；有限元分析；密封性能 中图分类号：TE8 文献标识码 ：A 文章编号：1004—9614(2012)05—0023—03 FEAnalysisonSealingPerformanceofMechanicalJointsofPipe HUXiao．ming，NIEGen。hui，WANGQian，GUOWei．ning，DONGHong．bo。，CHENNing，LIJun-chu (1．OffshoreOilEngineeringCo．，Ltd．，Tianjin300451，China； 2．AeronauticManufacturingTechnologyofNanchangHangkongUniversity，Nanchang330063，China) Abstract：Mechanicaljointsofpipearedesignedbymakinguseofelasto—plasticdeformationofpipejointstoconnectone sectionofpipewiththenext．Thesealingprincipleofpipejointsandthemajorinfluentialfactorsforsealingpreformanceareana‘ lyzed．Withthetwo—inchpipejointsasanexample，thepaperestablishesthefiniteelementmodelandsimuhesnumericallythe compressiveprocessofpiplejointsthroughtheelasto-plasticFEmethod．Thevalueofpipejoints’internalpressureis18MPain thenumericalanalysis，exceedingthevalueofthedesingedinternalpressure15MPa．Theresultsshowthatthedesignedinternal pressureismoreconservativethanthelimitingvalueofinternalpressureinthenumericalanalysis，sothepipejointscanconnect thepipelinessecurely，andthesealingperfomr anceissafe． Keywords：mechanicaljoints；elasto．plasticdeformation；FEnaalysis；sealingperformance 0 引言 1 管道机械接头的基本结构及其工作原理 管接头的密封性能是管道运输系统中最关键的 管道机械接头的设计结构如图1所示。 控制性技术指标，管接头的失效会直接导致输送介质 的泄漏，会造成严重的后果。因此，研究管道接头的