李 魁

中国成达工程有限公司 成都 610041

两种高压焊接密封结构的对比分析

李 魁*

中国成达工程有限公司 成都 610041

利用有限元分析软件ANSYS对焊接密封结构中两种垫片进行对比分析。结果表明，焊接垫片在工作时会随着平盖发生弯曲，在合适的位置减薄垫片厚度可以满足强度要求，能降低焊接接头与其他零部件的接触应力和焊接接头内部应力，增加密封结构的可靠性。

ANSYS 有限元 隔膜密封 接触应力 应力线性化

小直径高压换热器管箱平盖较多采用焊接密封结构，见图1。平盖通过螺柱紧固承受内压，筒体端部与平盖之间设有平板隔膜垫片，垫片与筒体端部焊接在一起，角焊缝能起到密封作用。此结构简单、密封可靠，加工要求不高，缺点是检修时需要磨掉焊接材料，一般用在高压、无需频繁开启的场合。此结构在很多项目上已成功使用[1][2]，可以按标准[3]设计法兰(筒体端部)、平盖及螺柱的强度，但隔膜垫片作为密封的核心元件，未见完善的设计方法。文献4利用轴对称模型对隔膜垫片进行分析，没有考虑结构承压时螺柱伸长带来的影响。本文通过建立3D模型，对密封结构进行计算分析和线性化处理，主要对比分析隔膜垫片不同位置的及焊接接头处的应力分布。

图1 高压焊接密封结构

由图1可见，内压通过隔膜垫片传递到平盖，平盖通过螺柱与筒体端部紧固在一起，平盖在承压时发生轴向位移及弯曲变形。隔膜垫片的中心部分随着平盖产生轴向位移和弯曲变形，边缘部分和筒体端部焊接在一起，为了满足变形协调，隔膜垫片在减薄位置产生弯曲，同时边缘发生偏转，形成角位移。……