整体式绝缘接头密封性能和强度研究.pdf

安全分析
整体式绝缘接头密封性能和强度硏究
彭常飞,张志强,赵振兴,郭磊,唐颖浩,赵月
(中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊065000)
摘要:绝缘接头是管线阴极保护的重要元件,针对工程中常出现的绝缘接头泄漏问题,建立整体式
绝缘接头有限元分析模型,重点研究了不同工况下绝缘接头0型密封圈的密封性能,并根据绝缘
接头规范,讨论了绝缘接头在出厂试验中的结构强度问题。结果表明,单V形沟槽相对于矩形沟
槽有更好的密封效果,整体式绝缘接头在内压和弯矩作用工况下具有良好的结构强度和密封性能,
对绝缘接头和密封沟槽的选型及厂家进行出厂强度和密封性试验有一定的指导意义。
关键词:绝缘接头;密封;弯矩试验; ABAQUS
中图分类号:TH136;TB115.1文献标志码:B文章编号:1001-4837(2015)05-0058-06
oi:10.3969/j.is.1001-4837.2015.05.009
Sealing and Strength Research of Integral Insulation Joint
PENG Chang -fei, ZHANG Zhi-qiang, ZHAO Zhen-xing, Guo Lei
TANG Ying-hao, ZHAO Yue
( China Petroleum Pipeline Engineering Corporation, Lan fang 065000, China
Abstract: Insulation joint is an important component of cathodic protection of pipeline, it focuses on leak-
age problem of insulation joint in engineering, the finite element analysis model of integral insulation joint
is established, the sealing performance of insulation joint under different working cases is researched, oth
erwise according to code for insulation joint, the strength problem of insulation joint is discussed in fac
test, the result shows rather than rectangle groove, the single-v groove has better sealing performance, the
insulation joint has fine strength and sealing performance under internal pressure and bend, it has certain
guiding significance for selection of insulation joint and sealing groove, and strength and sealing test n
factory test
Key words insulation joint; sealing; bend test; ABAQUS
蒸汽等介质输送管道的重要元件。较好的绝缘性
0引
能、密封性能和刚性是绝缘接头结构的基本要求,
然而在实际工程中往往因厂家对其结构设计的不
随着国内外长输管线的快速发展,绝缘接头合理和成品试验未达标,绝缘接头出现了密封失
广泛应用于油气管线的阴极保护中。目前,绝缘效、绝缘性能失效和强度不达标等问题。
接头已基本取代了工程中存在诸多问题的绝缘法
根据SY/T0516-2008《绝缘接头与绝缘法
兰,多种结构类型的绝缘接头成为油、气、矿浆及兰技术规范》中规定,成品绝缘法兰应进行压力
第32卷第5期
压力容器
总第270期
试验、水压加弯矩试验和气密性试验。水压加弯
表1绝缘接头组件材料
矩试验是检验结构整体稳定性的重要环节,加载
组件
材料
弯矩值的大小,应能在承受相同弯矩的相焊管线
管段内,产生不小于72%管材屈服强度的纵向应
左、右导管和勾套
ASTM A694 F60
力。在水压加弯矩试验中,厂家往往通过绝缘接
绝缘垫片
环氧玻璃布层压板
头两端支撑,在绝缘接头上通过液压系统施加垂
绝缘填料
冷固热硬环氧树脂
直于轴线的一定液压载荷,该载荷需针对不同管
0型圈(580mm×7mm)
氟橡胶FKM70
径和试验管长。如结构未出现结构变形,则该绝
缘接头满足实际工程中的强度要求。文中研
建立管径=552mm、厚度t=26.2mm、长
究了绝缘接头在水压加弯矩试验中结构稳定和密度L=3000m的1/2对称模型。左、右导管和
封性能,对厂家在绝缘接头的水压加弯矩试验判勾套是合金钢材料,弹性模量E=2.05×10
断有一定的指导意义。
MPa,泊松比y=0.3,屈服强度.=415MPa。管
道通过压力P=10MPa的天然气,水压试验压力
1橡胶密封
P.=1.5×10=15MPa。
根据密封理论,0型圈?实现可靠密封的充3密封结构对比分析
分必要条件是:0型圈两个法兰之间连续界面上
的接触压强不小于被密封压力3,即
文中对单V形和矩形的沟槽进行对比分析,
psmin(o,, 0,)
建立轴对称分析模型,图2所示为两种沟槽的网
在实际中和有限元分析结果中,0型圈在受格示意图。
压时沿密封界面的接触应力分布是非均匀的,单
个接触面上的应力峰值大于密封压力就可实现该
接触面的密封。
2绝缘接头模型
图1所示为整体式绝缘接头结构,它主要由
左右导管、勾套、绝缘填料、绝缘垫片和0型密封
圈组成,右导管与勾套采用焊接连接,左、右导管
(a)单V形沟槽
用绝缘材料隔开以达到绝缘效果。在预紧力
作用下,0型圈有一定的压缩量并形成初始密封。
结构组件材料如表1所示。
勾套焊缝
左导管
右导管
(b)矩形沟槽
绝缘填料
图20型圈网格图
绝缘垫片密封圈0型圈
图2中0型圈采用 Mooney- Rivlin的超弹性
图1绝缘接头结构示意
模型,且0型圈划分为“钱币式”的自适应网