بررسی عددی راندمان آب‌بندی فلنج با گسکت‌های مختلف

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی مهندسی کشتی، دانشگاه صنعت نفت

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده نفت آبادان، دانشگاه صنعت نفت

چکیده

اتصالات فلنجی از اجزای پر‌کاربرد در صنعت بوده و آسیب در فلنج می‌تواند خسارات زیست ‌محیطی و مالی در پی داشته ‌باشد. لذا کارایی صحیح آن‌ها بسیار حائز اهمیت است. نحوه اعمال بار‌های خارجی و میزان آنها از جمله علل صدمه دیدن فلنج و در نتیجه نشتی فلنج می‌تواند باشد. در مقاله پیش‌رو راندمان آب‌بندی فلنج به همراه 4 نوع گسکت تحت بارهای مکانیکی (گشتاور خمشی، نیروی کششی، فشار داخلی و بار پیچ‌ها) با در نظر گرفتن تأثیرات اعمال همزمان آن‌ها به کمک شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار آباکوس مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می‌دهد بار پیچ نسبت به گشتاور خمشی تأثیر بیش‌تری بر راندمان آب‌بندی دارد و هم‌چنین نتایج حاکی از آن است که با افزایش 25 درصدی نیروی پیچ‌ها تنش تماسی به اندازه 13 درصد افزایش می‌یابد که به معنای بهبود آب‌بندی اتصال است. دیگر آن که مدول الاستیسیته با راندمان آب‌بندی رابطه معکوس دارد به طوری که گسکت‌های با مدول الاستیسیته کمتر آب‌بندی بهتری را از خود نشان داده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sofronas, T. Case 25: The leaking flange gasket. Hydrocarbon processing (International ed.), 84(2), 2005.
[2] Krishna, M Murali, Shunmugam, MS, and Prasad, N Siva. A study on the sealing performance of bolted flange joints with gaskets using finite element analysis. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 84(6):349–357, 2007.
[3] Mathan, G and Prasad, N Siva. A study on the sealing performance of flange joints with gaskets under external bending using finite-element analysis. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 222(1):21–29, 2008.
[4] Takagi, Yoshio, Torii, Hiroyasu, Sawa, Toshiyuki, and Omiya, Yuya. Effect of external bending moment on the sealing performance of pipe flange connection. in ASME 2010 Pressure Vessels and Piping Division/K-PVP Conference, pp. 73–80. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2010.
[5] Horiuchi, Kazuhide, Takagi, Yoshio, and Sawa, Toshiyuki. Fem stress analysis and the sealing performance evaluation of pipe flange connections subjected to external bending moments and internal pressure. in ASME 2011 Pressure Vessels and Piping Conference, pp. 179–186. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2011.
[6] Kondo, Koji and Sawa, Toshiyuki. A determination method of bolt preload for bolted pipe flange connections with metal gaskets under internal pressure. in ASME 2015 Pressure Vessels and Piping Conference. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2015.
[7] Wang, He Hui, Feng, Ya Juan, Zhu, Wen Min, and Zhang, Zhi Ming. Finite element analysis of bolted flanged joints subjected to external loads. in Applied Mechanics and Materials, vol. 750, pp. 324– 329. Trans Tech Publ, 2015.
[8] Kondo, Koji, Sato, Koji, Takahashi, Satomi, and Sawa, Toshiyuki. The mechanical characteristics and sealing performance evaluation of bolted pipe flange connections with metallic flat gaskets subjected to internal pressure. in ASME 2016 Pressure Vessels and Piping Conference. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2016.
[9] Abid, Muhammad and Khan, Niaz B. Behavior of gasketed bolted pipe flange joint under combined internal pressure, axial, and bending load: Threedimensional numerical study. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 232(3):314– 322, 2018.
[10] Wang, Lu, Chen, Xuedong, Fan, Zhichao, and Xue, Jilin. Fem stress analysis of bolted flange joints in elevated temperature service condition. in ASME 2018 Pressure Vessels and Piping Conference. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2018.
[11] Abid, Muhammad, Nash, David Hugh, Javed, Saif, and Wajid, Hafiz Abdul. Performance of a gasketed joint under bolt up and combined pressure, axial and thermal loading–fea study. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 168:166–173, 2018.
[12] Zhuang, Fa Kun, Li, Xiao Peng, Xie, Guo Shan, Shi, Jin, and Wang, Yian. Sealing performance evaluation for bolted flange joint with spiral wound gasket based on the bolt force. in Key Engineering Materials, vol. 795, pp. 246–253. Trans Tech Publ, 2019.
[13] Sawa, Toshiyuki, Matsumoto, Mitsuhiro, and Ando, Fumio. Fem stress analysis and sealing performance in pipe flange connections with gaskets subjected to external bending moment: Case where internal fluid is liquid. in ASME 2003 Pressure Vessels and Piping Conference, pp. 85–95. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2003.