CN103867712A - 一种金属箔高温密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种金属箔高温密封方法属于结构热强度试验领域。本方法通过主动和被动冷却方式减小高温对金属箔的影响，改变连接区域结构形式，以适应金属箔的密封要求。本发明其可保证1000℃条件下正负压环境的密封，便于热强度试验金属箔充压加载方式的实现。
Description
技术领域
本发明一种金属箔高温密封方法属于结构热强度试验领域。
背景技术
随着热强度试验技术的发展，提出了利用金属箔变形贴合试验件进行加压加温的试验方法。此试验方法要求将金属箔密封在压力容器端面，但对于金属箔在高温和压力综合环境下的密封方法没有相关经验技术可参考，因此本项发明针对高温和压力综合环境下金属箔端面密封的相关技术难点，提出了合理有效地解决方案，有效、可靠地实现了高温和压力综合环境下，利用金属箔进行压力容器的端面密封。
对于高温和压力综合环境下金属箔端面密封的技术难点有：
1）金属箔自身强度和刚度低，直接使用螺栓压紧导致密封面各处的压紧力分布不均，差异大，无法保证密封面各处密封压力均达到要求。
2）金属箔金属箔自身热沉小，在高温下其变形量大，受热膨胀后会在边沿产生褶皱，导致密封面出现缝隙。
3）金属箔表面无法采用密封沟槽等结构，且贴合面使用密封沟槽等结构容易导致金属箔破裂。
4）由于连接区域冷却不足，密封面温度过高，限制了密封剂的使用。
发明内容
本发明的目的：提供一种高温条件下，用金属箔进行压力容器端面密封的方法，使其可保证1000℃条件下正负压环境的密封，便于热强度试验金属箔充压加载方式的实现。
本发明的技术方案:本发明采取以下步骤，
1）在所需连接密封端面焊接主动冷却的连接法兰盘[3E]，连接法兰盘[3E]内部预留有冷却液循环通道，用于循环冷却液对连接法兰进行降温；连接法兰盘[3E]厚度H1，在距离外圈L1的位置上以间距L2环向均布直径D1的螺纹孔[1A]，在距离内圈L3的位置开宽度为L4，深度为H2的冷却槽[1B]；其中20mm≤H1≤100mm，10mm≤L1≤100mm，L2=D1*5，5mm≤D1≤40mm，10mm≤L3≤100mm，4mm≤L4≤100mm，3mm≤H2≤H1。
2）准备与连接法兰盘[3E]连接面外形尺寸和开孔尺寸相同，厚度为H3的边框压板[3A]，并将其做切缝处理，所有切缝[2A]从边框压板[3A]内圈开始，向外切割，每条切缝[2A]位于相邻开孔的对称线上，宽度为L5，长度为L6，深度H4，其中3mm≤H3≤H1,0.1mm≤L5≤2mm，5mm≤L6≤100mm，H4=H3；
3）在连接法兰盘[3E]和边框压板[3A]的对接面上涂耐高温室温硫化硅橡胶密封胶层[3B]和[3D]；
4）趁连接法兰盘[3E]的胶层未干时，将金属箔[3C]贴在连接法兰盘连接面[3E]上；
5）用边框压板[3A]压紧金属箔[3C]；
6）使用耐高温金属螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母等连接件，将边框压板[3A]和金属箔[3C]拧紧在连接法兰盘[3E]上；
7）采用隔热材料包裹连接法兰盘[3E]、边框压板[3A]、螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母外露的部分，避免被直接加热。
本发明的有益效果：本方法通过主动和被动冷却方式减小高温影响，改变连接区域结构形式，以适应金属箔的密封要求。方法主要改进点为：
1）连接法兰盘加厚，内部采用环形回路结构，循环冷却液，通过主动冷却方式降低密封面温度，减小整体结构的受热变形；
2）用厚环形金属板作为边框压板将金属箔压紧在连接端面上，利用研合面密封，防止金属箔发生褶皱；
3）边框压板预先作切缝处理，将其均匀分隔为多个相对独立的小块区域，减小边框压板由于高温膨胀导致的变形，保证密封面压力分布均匀；
4）紧固螺栓配合主动冷却的连接法兰盘，减少螺母受热膨胀引起的紧固力下降；
5）连接件加隔热衬垫、护套进行隔热处理，减少螺栓受热膨胀引起的紧固力下降；
6）密封面使用耐高温室温硫化硅橡胶密封胶辅助密封，提高密封可靠性。
附图说明
图1是连接法兰盘平面结构示意图
图2是连接法兰盘剖面结构示意图
图3是边框压板平面结构示意图
图4是各层铺设顺序示意图
1A是连接法兰盘连接螺栓孔，1B是连接法兰盘冷却液循环通道，2A是边框压板切缝，3A是边框压板，3B是耐高温室温硫化硅橡胶密封胶层，3C是金属箔，3D是耐高温室温硫化硅橡胶密封胶层，3E是连接法兰盘。
具体实施方式
发明原理
由于高温和压力综合环境下金属箔端面密封困难主要是因为密封端面受高温影响引起的，其技术难点有：
1）金属箔自身强度和刚度低，直接使用螺栓压紧导致密封面各处的压紧力分布不均，差异大，无法保证密封面各处密封压力均达到要求。
2）由于金属箔自身热沉小，在高温下其变形量大，受热膨胀后会在边沿产生褶皱，导致密封面出现缝隙。
3）金属箔表面无法采用密封沟槽等结构，且贴合面使用密封沟槽等结构容易导致金属箔破裂。
4）由于连接区域冷却不足，密封面温度过高，限制了密封剂的使用。
针对以上技术难点，本发明采取了以下措施：
1）由于金属箔自身强度和刚度低，采用厚金属板的边框压板加强其连接区域强度和刚度，并将螺丝紧固力均匀分散到连接区域个部分，确保各处密封压力满足要求；
2）针对金属箔在高温下其变形量大，通过在连接区降温冷却，减少金属箔变形；
3）金属箔采用研合面密封，避免密封沟槽等结构容易导致金属箔破裂；
4）通过连接法兰盘主动冷却，降低其温度，确保可以使用高温密封剂。
下面结合图1、2、3、4对本发明进行详细描述：
1）在所需连接密封端面焊接主动冷却的连接法兰盘[3E]，连接法兰盘[3E]内部预留有冷却液循环通道，用于循环冷却液对连接法兰进行降温；连接法兰盘[3E]厚度H1，在距离外圈L1的位置上以间距L2环向均布直径D1的螺纹孔[1A]，在距离内圈L3的位置开宽度为L4，深度为H2的冷却槽[1B]，采用内圈冷却，外圈连接的方式可确保在内外压差的交接区域形成一个相对低温区域的密封过渡区，进而有利于控制密封过渡区的变形，提高密封可靠性；
2）准备与连接法兰盘[3E]连接面外形尺寸和开孔尺寸相同，厚度为H3的边框压板[3A]，并将其做切缝处理，所有切缝[2A]从边框压板[3A]内圈开始，向外切割，每条切缝[2A]位于相邻开孔的对称线上，宽度为L5，长度为L6，深度H4，切缝用于将边框压板划分为多个相对独立的小区域，减少不同区域变形量的叠加，进而减少边框压板整体的变形量，避免由于变形引起的贴合面出现缝隙；
3）在连接法兰盘[3E]和边框压板[3A]的对接面上涂耐高温室温硫化硅橡胶密封胶层[3B]和[3D]；
4）趁连接法兰盘[3E]的胶层未干时，将金属箔[3C]贴在连接法兰盘连接面[3E]上，贴合时应确保金属箔贴合后平整，无褶皱；
5）用边框压板[3A]压紧金属箔[3C]，贴合时应确保金属箔贴合后平整，无褶皱；
6）使用耐高温金属螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母等连接件，将边框压板[3A]和金属箔[3C]拧紧在连接法兰盘[3E]上；
7）采用隔热材料包裹连接法兰盘[3E]、边框压板[3A]、螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母外露的部分，避免被直接加热，引起高温膨胀，导致紧固力下降。
具体实施例
1）在所需连接密封端面焊接主动冷却的连接法兰盘[3E]，连接法兰盘[3E]内部预留有冷却液循环通道，用于循环冷却液对连接法兰进行降温；连接法兰盘[3E]厚度H1，在距离外圈L1的位置上以间距L2环向均布直径D1的螺纹孔[1A]，在距离内圈L3的位置开宽度为L4，深度为H2的冷却槽[1B]；其中H1=50mm，L1=15mm，L2=50mm，D1=10mm，L3=10mm，L4=10mm，H2=30mm。
2）准备与连接法兰盘[3E]连接面外形尺寸和开孔尺寸相同，厚度为H3的边框压板[3A]，并将其做切缝处理，所有切缝[2A]从边框压板[3A]内圈开始，向外切割，每条切缝[2A]位于相邻开孔的对称线上，宽度为L5，长度为L6，深度H4，其中H3=20mm,L5=0.2mm，L6=50mm，H4=20mm；
3）在连接法兰盘[3E]和边框压板[3A]的对接面上涂耐高温室温硫化硅橡胶密封胶层[3B]和[3D]；
4）趁连接法兰盘[3E]的胶层未干时，将金属箔[3C]贴在连接法兰盘连接面[3E]上；
5）用边框压板[3A]压紧金属箔[3C]；
6）使用耐高温金属螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母等连接件，将边框压板[3A]和金属箔[3C]拧紧在连接法兰盘[3E]上；
7）采用隔热材料包裹连接法兰盘[3E]、边框压板[3A]、螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母外露的部分，避免被直接加热。
Claims (1)
1.一种金属箔高温密封方法，其特征在于，该方法采取以下步骤：
1）在所需连接密封端面焊接主动冷却的连接法兰盘[3E]，连接法兰盘[3E]内部预留有冷却液循环通道，用于循环冷却液对连接法兰进行降温；连接法兰盘[3E]厚度H1，在距离外圈L1的位置上以间距L2环向均布直径D1的螺纹孔[1A]，在距离内圈L3的位置开宽度为L4，深度为H2的冷却槽[1B]；其中20mm≤H1≤100mm，10mm≤L1≤100mm，L2=D1*5，5mm≤D1≤40mm，10mm≤L3≤100mm，4mm≤L4≤100mm，3mm≤H2≤H1。
2）准备与连接法兰盘[3E]连接面外形尺寸和开孔尺寸相同，厚度为H3的边框压板[3A]，并将其做切缝处理，所有切缝[2A]从边框压板[3A]内圈开始，向外切割，每条切缝[2A]位于相邻开孔的对称线上，宽度为L5，长度为L6，深度H4，其中3mm≤H3≤H1,0.1mm≤L5≤2mm，5mm≤L6≤100mm，H4=H3；
3）在连接法兰盘[3E]和边框压板[3A]的对接面上涂耐高温室温硫化硅橡胶密封胶层[3B]和[3D]；
4）趁连接法兰盘[3E]的胶层未干时，将金属箔[3C]贴在连接法兰盘连接面[3E]上；
5）用边框压板[3A]压紧金属箔[3C]；
6）使用耐高温金属螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母等连接件，将边框压板[3A]和金属箔[3C]拧紧在连接法兰盘[3E]上；
7）采用隔热材料包裹连接法兰盘[3E]、边框压板[3A]、螺栓、平垫、弹簧垫圈和螺母外露的部分，避免被直接加热。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2012
- 2012-12-10 CN CN201210528844.4A patent/CN103867712B/zh active Active
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