金属透镜密封圈确保法兰接头密封性能满足设计要求

螺栓法兰式接头密封功能是通过螺栓提供预紧力，挤压在两法兰之间的密封圈而实现。由于法兰属于标准件，确定管道尺寸、运行环境压力、运输介质压力等参数后，可通过ASME B16.5等标准选取合适的法兰类型。因此本章在分析法兰式接头的密封性能时，默认法兰、挡肩等部件的强度足够，在预紧和受荷载作用时不会失效，从而将密封圈及密封圈与凹槽唇面的贴合状态作为分析重点。通过有限元分析确定了密封圈密封性能的力学判定准则：密封圈表面的接触应力介于其屈服强度和抗拉强度之间，从而使密封圈能部分发生塑性变形，增大贴合面积。测试显示，该型法兰接头在内压和外压荷载下密封圈的应力状态和变形量都处于允许范围内，加载荷载后密封性能基本保持不变。

（1）接头初始设计中，密封圈为八角环形金属密封圈，预紧后容纳密封圈的凹槽张角会稍微变大，使得其唇面与密封圈不能很好地贴合而影响密封效果。对密封圈进行重新选型，采用金属透镜密封圈，透镜圆弧直为密封圈公称直径的1.5倍。分析结果显示，改进后的接头密封性能提升较大，密封圈表面为塑性变形而内部为弹性变形，密封圈弧形凸面与凹槽唇面接触良好，没有出现应力集中现象，接触压力最大值与加载内压比值大于6。(www.xing528.com)

（2）内压泄漏测试中，按规定程序加载荷载后，密封圈接触压力会稍微下降，但接触面仍为塑性应变，接触压力最大值与内压比值仍大于6，证明75 MPa的运行压力不会影响接头的密封效果。外压测试结果显示，1.5倍的环境压力不会使接头发生泄漏，在预紧和压力加载阶段，密封圈表面接触压力最大值大于400 MPa。综上可见，采用金属透镜密封圈后，该型法兰接头密封性能良好，满足设计要求。