金屬骨架變形特性對(duì)柔性石墨復(fù)合墊片力學(xué)性能的影響

新型金屬—膨脹石墨復(fù)合墊片—波齒復(fù)合墊片

從柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片金屬骨架結(jié)構(gòu)入手,在一定的壓緊應(yīng)力(45.0mpa)下,對(duì)厚度為3mm和2mm、具有3種不同的圓弧半徑、波齒距和齒數(shù)的金屬骨架采用有限元法進(jìn)行應(yīng)力分析,得到了應(yīng)力分布狀態(tài)及彈性變形與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系,可用于優(yōu)化柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的性能結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果表明:小圓弧直徑多齒數(shù)波齒墊片具有更好的承載能力,大圓弧直徑少齒數(shù)波齒墊片具有良好壓縮性能。

介紹了柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的基本結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)和應(yīng)用情況,表明其具有較好的壓縮回彈性能和可靠的密封性能,是高溫、高壓和苛刻工況的一種理想密封墊片。

HG20629-97鋼制管法蘭用柔性石墨復(fù)合墊片(美洲體系)

柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片具有優(yōu)越的基本力學(xué)特征，在螺栓法蘭連接等相關(guān)領(lǐng)域具有良好的推廣和應(yīng)用前景，并取得不錯(cuò)的效果。本文主要簡(jiǎn)單介紹了當(dāng)前柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的應(yīng)用范圍，總結(jié)分析了其優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也指出了它的不足之處，以供參考。

介紹了波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、密封機(jī)理和性能特點(diǎn)。總結(jié)了對(duì)波齒復(fù)合墊片各方面的研究成果以及波齒復(fù)合墊片在石化裝置中的應(yīng)用,提出現(xiàn)在亟待解決的問(wèn)題是墊片的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。開(kāi)展波齒復(fù)合墊片在各種應(yīng)用場(chǎng)合的研究對(duì)于保障企業(yè)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的價(jià)值和意義。

柔性石墨成型條件對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能影響研究

以dn50和dn80兩種規(guī)格的石墨金屬波齒復(fù)合墊片為研究對(duì)象,采用有限元分析方法分析了其在2.5mpa壓力作用下的應(yīng)力分布,從而了解其密封性。結(jié)果表明:dn50比dn80軸向應(yīng)力大50%左右,極值均出現(xiàn)在齒尖處,最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的彈性極限;dn50比dn80變形大15%左右,計(jì)算出的dn50最大壓縮率為0.925%,dn80的最大壓縮率為0.921%,壓縮率都在許用范圍之內(nèi),dn50的壓縮性能強(qiáng)于dn80。

按照gb/t19066.3的試驗(yàn)條件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為65.5mm×50.5mm×2.5mm、具有3種不同的圓弧半徑、波齒距和齒數(shù)的柔性石墨金屬(柔性石墨+06cr19ni10)波齒復(fù)合墊片進(jìn)行應(yīng)力松弛試驗(yàn),找出應(yīng)力松弛特性影響因素及其規(guī)律,為工程實(shí)踐提供科學(xué)指導(dǎo)。

論述了柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片的基本結(jié)構(gòu)、冶金管道系統(tǒng)的應(yīng)用和性能特點(diǎn)。研究表明柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片具有良好的壓縮回彈性能、密封性能和耐熱性能,適合石油、化工、金屬冶煉等高溫高壓行業(yè)使用。

采用有限元和實(shí)驗(yàn)方法對(duì)柔性石墨波齒復(fù)合墊片的壓縮回彈性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明:柔性石墨波齒復(fù)合墊片存在一個(gè)最佳波數(shù);墊片的壓縮率和回彈率隨波齒深度的增大而增大,但回彈率的增長(zhǎng)幅度大于壓縮率;墊片石墨層的性能對(duì)于墊片壓縮回彈性能的影響較大,合理地選擇石墨對(duì)于生產(chǎn)合格優(yōu)質(zhì)的墊片意義重大。

在有限元應(yīng)力分析[1]的基礎(chǔ)上,對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片進(jìn)行壓縮回彈性能試驗(yàn)。結(jié)果表明:在45mpa的壓緊力和相同密封面寬度及一定波齒深度的條件下,壓縮率隨波齒數(shù)的增加而減小(即隨波齒圓弧半徑的減小而減小),回彈率則相對(duì)增大,這一結(jié)果與彈性有限元應(yīng)力分析結(jié)果基本一致。

本文論述了柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片的基本結(jié)構(gòu)、鋼鐵冶煉系統(tǒng)的應(yīng)用和性能特點(diǎn)。研究表明柔性石墨復(fù)合增強(qiáng)墊片具有良好的壓縮回彈性能、密封性能和耐熱性能，適合煉鐵、煉鋼等高溫高壓設(shè)備使用。

對(duì)3.5mpa邊界閥法蘭密封———柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片密封的泄漏進(jìn)行了密封失效分析,并提出了改進(jìn)方案,解決了墊片密封短期失效問(wèn)題。

介紹了由金屬和石墨構(gòu)成的波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用和試驗(yàn)研究方法,指出了需要進(jìn)一步研究和解決的問(wèn)題。對(duì)波齒復(fù)合墊片采用正交試驗(yàn)方法,設(shè)計(jì)了三因素三水平試驗(yàn)方案,并對(duì)墊片及其骨架的性能分別采用有限元模擬計(jì)算和試驗(yàn)進(jìn)行分析。研究顯示該墊片具有良好的壓縮回彈性能和密封性能,適用于壓力波動(dòng)較大的場(chǎng)合。

建立波齒結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。選用厚度2．0mm鋼板，波齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用三種圓弧半徑r、三種深度危和三種齒尖平臺(tái)寬度l，柔性石墨復(fù)合層厚度為0．5mm，以gb／t19066．3—2003中規(guī)定的試樣規(guī)格（4,120．5mm×84．5mm×3．0mm）進(jìn)行三因子三水平壓縮一回彈性能優(yōu)化試驗(yàn)研究。從而找出影響該墊片性能的重要參數(shù)及其參數(shù)對(duì)性能的影響規(guī)律，找出性能最佳參數(shù)組合，開(kāi)發(fā)高性能產(chǎn)品，為生產(chǎn)實(shí)際提供試驗(yàn)依據(jù)。

在室溫下,對(duì)鋼銅石墨復(fù)合板進(jìn)行不同壓下率的軋制處理,研究了室溫軋制對(duì)鋼銅石墨復(fù)合板界面力學(xué)性能的影響,確定了壓下率與界面剪切強(qiáng)度之間的關(guān)系。結(jié)果表明:對(duì)于由1.2mm厚08al鋼板和2.0mm厚銅石墨覆層構(gòu)成的鋼銅石墨復(fù)合板,當(dāng)壓下率小于1.5%時(shí),復(fù)合板的界面剪切強(qiáng)度隨著壓下率的增大而增大;當(dāng)壓下率大于1.5%時(shí),復(fù)合板的界面剪切強(qiáng)度隨著壓下率的增大而減小;當(dāng)壓下率為1.5%時(shí),可消除復(fù)合板的界面附加應(yīng)力,獲得的最大界面剪切強(qiáng)度為150.5mpa。

運(yùn)用彌散強(qiáng)化原理,分別選用ag顆粒和ni顆粒作為增強(qiáng)體,以63sn37pb共晶釬料為基體,制成金屬顆粒增強(qiáng)錫鉛基復(fù)合釬料。在再流焊條件下,彌散分布的增強(qiáng)體與基體冶金結(jié)合,在增強(qiáng)體表層形成一薄層金屬間化合物,從而使復(fù)合釬料蠕變性能大幅度提高。試驗(yàn)證明:在相同條件下,與基體釬料63sn37pb相比,5%ag(體積分?jǐn)?shù),下同)和10%ag顆粒增強(qiáng)錫鉛基復(fù)合釬料蠕變壽命分別提高了8倍和6倍,同時(shí)抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度均得到提高;5%ni和10%ni顆粒增強(qiáng)錫鉛基復(fù)合釬料蠕變壽命分別提高了84倍和185倍,但剪切強(qiáng)度和延伸率均明顯降低。

對(duì)柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)性能的關(guān)系進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明采用不銹鋼為骨架，齒距在3～5mm，柔性石墨密度在1．1g／cm3左右，柔性石墨覆層厚度在1．3mm左右的復(fù)合墊片具有較好的力學(xué)性能。

為改善石墨烯納米材料疏水性,采用硝酸氧化和超聲波法制備石墨烯分散懸浮液,考察石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)水泥凈漿力學(xué)性能及其微觀結(jié)構(gòu)的影響,探討石墨烯的增強(qiáng)增韌作用機(jī)制,結(jié)果表明,水泥基復(fù)合材料的抗壓、抗折強(qiáng)度隨著石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈先增大后減小的趨勢(shì),且最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為水泥質(zhì)量的0.02%.通過(guò)sem和ft-ir對(duì)硬化水泥石的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)石墨烯能夠促進(jìn)水泥水化產(chǎn)物的生長(zhǎng),改變水化晶體的形狀、尺寸,使其有形成完整、簇狀的趨勢(shì),但并未與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng),改變其生成物類(lèi)型.

在硬脂酸中加入膨脹石墨，用熔融共混法制備了硬脂酸/膨脹石墨復(fù)合相變材料，對(duì)復(fù)合相變材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱性能、穩(wěn)定性、儲(chǔ)放熱能力等進(jìn)行了表征分析，探究了膨脹石墨對(duì)硬脂酸結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：硬脂酸/膨脹石墨復(fù)合相變材料結(jié)構(gòu)上是硬脂酸與膨脹石墨的物理結(jié)合，未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成其他物質(zhì)，保持了兩者的優(yōu)良性能；隨著膨脹石墨質(zhì)量的增加，復(fù)合相變材料儲(chǔ)放熱時(shí)間減少，熱效率提高，穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時(shí)相變溫度和相變潛熱降低。

在墊片高溫性能試驗(yàn)裝置上,進(jìn)行了不銹鋼柔性石墨纏繞墊片壓縮回彈性能、蠕變性能和密封性能的試驗(yàn)研究,得到了表征墊片壓縮回彈特性、蠕變性能和密封性能的曲線(xiàn)及擬合計(jì)算公式。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,不銹鋼柔性石墨纏繞墊片的壓縮量隨試驗(yàn)溫度和墊片壓緊應(yīng)力的增大而增大,墊片回彈性能隨溫度增高而下降;墊片在壓緊應(yīng)力下,常溫亦有蠕變,蠕變量隨溫度的升高而增大;墊片具有較好的密封性能,常溫下的泄漏率大多為10-4數(shù)量級(jí),溫度低于500℃時(shí)為10-3數(shù)量級(jí);泄漏率和墊片壓緊應(yīng)力成負(fù)指數(shù)關(guān)系,壓緊應(yīng)力越大,泄漏率越小;與溫度成指數(shù)關(guān)系,隨溫度升高泄漏率增大。