螺栓腐蚀的法兰夹具的设计与分析

1第一章 绪论光阴荏苒，岁月如梭，几十年过去了，带压密封技术也基本成熟了，形成了多种密封施工措施，包括注射法、压力密封、紧固，密封，填料箱泄漏，密封等。在现代工业堵塞的过程中已经起到了不可忽略的作用。这里给大家介绍下带压密封技术的发展历程和在国内外所研究的状况即所遇到的难题。1.1 研究背景和意义最早来说，带压密封技术起源于美国 1922，经过这么多年来的发展，目前，此项技术已经在很宽泛的领域得到了很广泛的应用。当法兰、管道等带压部分的制造设备泄漏时，可在没有任何影响的前提下，通过运用这个技术实施密封，安全有效地解决泄漏问题。在 1983 年，通过试验，对中国的技术差距充满这部技术水平，它是一个新的技术维护。国家“75”的时期，压力密封技术，广泛普及的高科技技术。石油、化学工业、冶金、电力、流体的储存、运输等连续生产企业。前提是要对密封剂做出准确的选择，然后夹具设计水平就可以决定了压力蜜蜂件现场操作的成败。所以说，在压力密封技术中设计出好的家具便有着相当重要的作用。中华人民共和国行业标准HG/T 20201-2007 带压堵漏技术标准已在 2007 年国家发展和改革委员会在批准三十号公告正式颁布实施。本规范是国家标准在密封行业区域颁布的第一个技术要求规范，可以说相当重要。同时也意味着带压密封技术已经成为了流程企业一项必不可少技术之一。1.2 国内外发展状况国内方面：时光荏苒，岁月如梭，很快的经过几十年的发展，这项技术变得基本熟练，并研究了各种施工办法，如注射法、堵漏压法、紧固法、封箱、填料箱、密封等。于此同时，由国家质检总局、国家标准化管理委员会批准 GB/T 26467-2011压力设备的密封技术规范的发布，GB/T 26556-2011压力设备压密封技术 ，GB/T 26468-2011承压设备带压堵漏夹具设计规范三个系列的国家标准，已于 2011 年 12 月 1 日开始实行的三个规范。国外方面：目前已知的从事带压密封技术的企业有 Fabricom GDF SUEZ、Nicco Engineering Services、Petroseal、Furminite 和 Unique Maritime 等。据现在已知的资料了解到这五家公司在提供服务以及使用密封剂方面都有所不同。并且，美国使用的密封剂在抵抗高温方面是远低于中国水平的。11.3 项目简介一个包括信封密封泄漏夹具填补综合技术，填充密封腔形成一个新的密封比密封剂注入压力，对四个部分的密封技术的新的密封结构，实现建立密封胶专用工具。夹具（带压力密封技术）定义：安装部分在泄漏的缺陷处，形成密封腔，提供强度保证和刚度保证压力金属部件。专用夹具由两部分组成，分别是本体耳板和紧固螺栓。当法兰连接螺栓发生锈蚀时泄漏，以往的办法是更换腐蚀螺栓。用 G 型卡兰夹住法兰两侧，卸下腐蚀的螺栓，更换新的螺栓，用常规的密封剂进行堵漏。这样做非常危险，因为当管道内部压力较高的时候，更换腐蚀螺栓很容易导致结构爆裂，特别是有毒有害气体，液体，高温高压工况。国家每年因为螺栓腐蚀堵漏形成人员被伤的事故总有出现。本产品的目的是克服现有技术的不足，提供一种安全可靠的螺栓腐蚀法兰夹具。该夹具的结构和以往常规家具略有不同，本实用新型包括钳体，夹体为圆柱形，由至少两部分组成，每个侧壁上必须有耳板，耳板上设置有螺栓连接孔。每两部分之间通过孔内的螺栓连接，戒指是一个凸棱在夹具本体内壁上，所述侧壁设有多个通在夹具本体的两端的喷油螺杆孔凸顶面设有多个各紧固螺丝口连接螺栓的紧固螺钉孔，侧墙法兰螺栓拧紧可以紧密排列在槽。本产品的突出优点是：使用这种夹具，可以在不改变腐蚀部件的前提下有保障地完成密封：法兰螺栓的保护很好，可以避免使用其他方法，当密封剂注入时，螺栓被折断，使安全性能得到了提高。1第二章 泄漏与密封机械设备的常见故障之一是泄漏，这会对企业和社会制造出很大损失与伤害。而引起泄漏的可能原因有机械加工存在问题即机加工的表面存在各种各样的缺陷和密封两边存在压力差。只要消除其中一个问题就可以防止泄漏，达到密封的效果。2.1 法兰的泄漏2.1.1 泄漏引发事故的比例泄漏的危害是相当严重的，根据全球事故的调查与分析，总结出了由于泄漏引起的的各种问题及其部门所占的比例，见表 2.1：表 2.1 泄漏引发结果的表现形式引发结果部门石化火灾 12.90% 22.80%爆炸 3.30% 10.10%大气污染 10% 1.30%水质污 14.80% 11.40%中毒 14% 2.50%2.1.2 泄漏的危害第一，造成环境污染；第二，造成经济损失；（直径为 3mm 小孔，1MPa,24 小时，9.6 吨水）第三，造成设施的安全使用寿命收缩；第四，引发火灾或爆炸。12.1.3 法兰泄漏的形式法兰用垫片来密封，有石棉，石墨，聚四氟乙烯等材料，但因为这些材料质地疏松，严密性差，材料内部有相当多的的细小型间隙，管道液体穿过间隙就能穿越垫片，尤其是存在压强的条件下，当管道液体穿越到低压面来，称之为渗透泄露。垫片界面与法兰界面之间也存在微型缝隙，介质也可以通过此处的缝隙渗透，这称之为界面泄露。如图下：2.2 密封技术2.2.1 密封的含义1. 密封定义：防止或切断隔离物上传质的有效方法2. 密封原理：添加管道液体在渗透间隙中的活动阻力。如图： P2 为内压， P1 为外压，内外压差 P2-P1 为P。渗透介质由 A 点渗透到 B 点，阻力降为PAB，此时判断：当PABP2-P1 时，设备不漏，反之，设备发生泄漏。 图 2.6 密封原理图P2 BAP112.2.2 密封形式动密封 （存在压力时注射、沾接、焊接等）密封静态密封（停车检修，没有流动、压力）静密封动态密封（例如汽车活塞环密封）1.密封机理 图中的密封面和垫片是一个放大的微几何体。当垫圈静放在密封平面上时，垫圈没被压紧，此时是非塑性变形，管道液体可以从垫圈表面处流过。当垫片被压紧时，垫片拌随挤压走形，后来压力一点点变大，垫片的走形越来越严重，被挤成致密的盖槽，挤满山谷，形成阻止管道液体穿透的表面。在垫片的作用下，在一定的塑性变形下，还具有一定的弹性变形，当密封面受某些因素影响时，两面间距变大，因为垫片具有回弹性，所以会变厚，填充密封面，进而防止泄漏。图 2.9 垫片的密封机理2.密封垫片密封垫片是法兰封闭的不可或缺的部件。保证法兰严密的主要要求就是垫片的走形及回弹力。垫片种类分有纯金属、纯非金属和金属与非金属混合制的垫片。其形状如下图所示：1图 2.10 垫片断面形状(a) 非金属软垫片；(b) 金属包垫片；(c) 不带定位圈的缠绕垫片；(d) 带定位圈的缠绕垫片；(e) 八角金属垫片；(f) 透镜金属垫片第三章 螺栓腐蚀的法兰夹具的设计与计算随着带密封技术变得逐渐成熟与发展，设想算出好的家具就变的越来越重要。而我研究的主要方向就是螺栓腐蚀的法兰夹具。所以这里给大家介绍下法兰夹具的组成、结构，并且通过现有的专业知识对其各参数进行公式推导，来确定所需法兰夹具的尺寸，为接下来的绘图奠定基础。3.1 夹具简介3.1.1 夹具的作用当法兰连接螺栓腐蚀时，会发生泄漏，以往的办法是更换腐蚀螺栓，用 G 型卡兰夹住法兰两侧，卸下腐蚀的螺栓，更换新的螺栓，用工具和密封剂进行堵漏。这样做非常地危险，因为当管道内部压力较高时，更换腐蚀螺栓易导致结构爆裂，特别是有毒有害气体，液体，高温高压工况。国家每年因为螺栓腐蚀堵漏造成人员伤亡事故时有发生。存在压强的情况下，堵漏作业的要求，是指戒指渗透情况下的紧急救援工作，应综合考虑操作过程，包括工作条件和渗透情况，顺利且有保障的解决泄漏难题，避免能源资源浪费和杜绝恶性事故发生时非常必要的，常规的法兰夹具并不能满足因腐蚀或泄露使螺栓强度不足的要求，也不能满足线密封法兰泄露的要求。1所以，设计此法兰夹具，它可以保证在原来的状态，把泄露的部位安全可靠地修复。3.1.2 夹具的组成存在压强的前提下，密封渗透技术包括四个部分，由专用家具、密封剂、专用工具和堵漏操作技术构成。专用夹具由本体和紧固螺栓组成。3.1.3 螺栓腐蚀夹具结构图图 3.1 夹具三维造型图12ctcPDS m图 3.2 夹具三视图3.2 螺栓腐蚀的法兰夹具各参数的确定3.2.1 法兰夹具轮廓尺寸的确定1. 主管法兰夹具尺寸的确定泄漏法兰的外径是知道的，这里用 X 表示。密封垫圈的厚度，即法兰副的空腔高度，一般也可直接测量，故夹具的内径 D 为 D=X mm。管内物质温度和压力都不算高时，可选小的用；反过来，管内物质温度和压力都不小时，可取大的那一个。 2. 夹具壁厚 S 的确定Pc 夹具设计压力，MPa t 温度作用下材料许用应力，MPa 夹具本体焊接系数；1D 夹具本体计算直径，mm焊缝系数 双面对接焊取 10.85单面对接焊取 0.9 0.80如果代入数据以后算出的数值小于 14mm，则取 14mm.如果壁厚大于 14mm，则取计算值，并圆整为整数。3. 夹具外径的确定即 D2 =D+2S4. 夹具长度 L 的确定夹具的长度一定要能包容法兰空腔，并且两侧均有适当的余量，一般取法兰副厚度加空腔高度。这样，L 的最小值就能确定了。5. 夹具的轴向长度 L为便于安装，夹具必须做成剖分式的，故应焊有连接耳板，其轴向长度与夹具等长为 L。6. 注剂孔夹具上应设有注入密封材料的孔通道。注剂通的数量由所涉及的家具的尺寸大小来决定，一般通道孔中心与紧邻的通道孔孔中心之间的尺寸限制在 10cm 以内。3.2.2 耳板厚度计算1. 耳板厚度示意图1图 3.3 耳板厚度示意图2. 应用公式 公式 3.2tCbDLPt3t 耳板厚度，mm；L 耳板螺栓孔中心到夹具外表面距离，mm；注：耳板螺孔摆放位置不同取值不同。C 密封空腔宽度，mm；D 夹具计算直径；b 耳板宽度，mm；注：对耳板螺孔数量和摆放位置不同，b 尺寸位置不同。 t 在一定温度下材料许用应力，MPa。3. 耳板厚度设计图 3.4 耳板厚度设计图关于耳板厚度的方法是用材料力学基本公式推理形成的。其弯曲力矩公式：公式 3.3式中： F耳板作用力，kg F=CPcD.2MLkgm 单 位 ：1tc1bDPCLt3L弯曲作用力臂，cm L=L1耳板承受弯曲应力为： 公式 3.4式中： 弯曲应力，M弯曲力矩，Z抗弯截面系数，若截面是矩形,假设 b=构件宽度， t=构件厚度， IZ=惯性矩将式(1)带入式(2)得: tF6/2 公式 3.54. 耳板螺孔设置图 3.5 耳板螺孔设置图式中： t-耳板最小厚度，mm；C-密封腔宽度，mm；注Pc-设计压力 ，MPa；D- 夹具计算直径，mm；tMZ 32/1/ZIbttt1b - 耳板宽度 ，mm；L1-耳板螺孔中心至夹具外缘的距离，mm； t-所处温度下的材料许用应力，MPa。注 （1）管段用夹具， C=空腔宽度，对于法兰用夹具， C=法兰副间隙；（2）公式（5-2）中 D=法兰外径；图 3.6.1 双螺栓耳板尺寸示意图(并列)图 3.6.2 双螺栓耳板尺寸示意图(跨装) taPDCLt323.2.3 法兰连接中的预紧力1. 法兰连接结构在存在压强的运输设备中，常采用可拆连接，这样既满足工艺要求，也足够方便。现在许多法兰都早已标准化，按所测得公称直径和公称压力查表选取便可，不需再进行设计。法兰连接结构如下图所示（垫片不能失去回弹力）tbPDCLt311图3.7法兰联接结构示意图2.法兰连接中的螺栓预紧力选用螺栓的标准就是拧紧后保证接头严谨，强度足够，以达到管内物质不渗漏的目的。这样的连接方法方便简洁，只需四个部分，即法蓝、密封垫圈和连接螺栓、螺母组成，当螺母被拧紧时，压紧了垫片然后就完成了连接。现在的问题是：如何控制拧紧螺母的力，垫片才能足以保证他按下，没有泄漏？哪些是适用于螺栓更大力是适用的？我们有这种力称为预紧力” 。它的概念是指究竟需要多少螺栓提供的力量，才能以确保法兰不渗透的时候在操作中。法兰连接螺栓上的力包括在作业中：（1）压紧垫片所需的力 Fp;（2）法兰内径液体压力 P；（3）径向外力 Pr ；（4）弯矩M 。考虑到相当大的压力P e (计算压力): 公式3.6如果 Pr, M , 这两个项目不容易指定，在实见中将 P 增大而求得 Pe,，一般取Pe1.5P。根据国家标准 GB150 1998 规定，在预警情况下，作用在螺栓上的力是垫片所要求的最小压缩力 F G。 预紧状态下螺栓承受的力：F G =3. 14DGby式中 DG垫片压紧力中心圆直径(mm) ;b 垫片有效密封宽度(mm) ;y 垫片比压力(Mpa) ;由 GB150 1998 表 9 - 2 可查) ;m 垫片系数。(由 GB150 1998 表 9 - 2 可查) 。求得预紧力 f 公式 3.7式中：E b在操作温度下的螺栓材料的弹性模量(MPa);20.7856.281GeGegbDPfbPtEAL32416reGGP1Eg在操作温度下的垫片材料的弹性模量(MPa);Ab螺栓总截面积(mm2);Ag垫片实际接触面积(mm2);Lb螺栓计算长度(mm);tg垫片计算厚度(mm);DG垫片压紧力中心圆直径(mm);b垫片有效密封宽度(mm);m垫片系数。(由 GB1501998 表可查)这个力可以关系到密闭的好坏，叫预紧力,它不能太小，不压紧垫圈不能形成密封,同时也不能太大，以至于垫圈遭到破坏。在计算预仅力时，要考虑整体，包括法兰连接点螺栓、垫片材料、连接状态、工作条件等有关原因。3. 法兰连接中的螺栓预紧扭矩本节讨论的是以题目为名的扭矩 T 公式 3.8式中：K螺母与螺栓、螺母与法兰之间的滑动摩擦系数;W取 FG和 f 中的较大值;dm 螺纹中径(mm)。每个螺栓上的预紧力矩 T=T/n当链接发生泄露的时候，为了能直接找出缘由，我们要算好预仅力，这样便能肯定是因为拧的太紧导致螺栓受力过大然后失效造成的。这样也能令人想到造成链接泄露不仅仅是只有预仅力矩造成的。因为预紧力拒的计算前提都是理想条件。在现实生活中，影响拧紧力拒的因素很多，如螺栓和螺母的生产质量，法兰刚度，螺母和螺栓和法兰接触面摩擦、运行情况、螺栓拧紧先后，尤其对垫片材料的最大效果，加工质量，从而归纳出预仅扭矩的使用，根据到现场。3.2.4 连接螺栓1. 夹具的螺栓的要求夹具连接需要使用连接螺栓，而连接螺栓在国标中是有等级的。在此设计中应选用双头螺栓，且最低为 8.8 级。10mkwd1连接用螺栓中，满足 8.8 级和以上的螺栓材质均为少碳合金钢或中碳钢并经热处理，这类螺栓为高强度螺栓，其余级别被叫普通螺栓。螺栓上性能等级标号各自表示制造螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如：性能等级 4.6 级的螺栓，其含义是：1、螺栓材质公称抗拉强度达 400MPa 级；2、螺栓材质的屈强比值为 0.6；3、螺栓材质的公称屈服强度达 4000.6=240MPa性能等级 10.9 级高强度螺栓，这种材料经过热处理后，便能到达一下：1、螺栓材质公称抗拉强度达 1000MPa 级；2、螺栓材质的屈强比值为 0.9；3、螺栓材质的公称曲阜强度达 10000.9=900MPa 级;螺栓的性能水平是国际上通用的，无论其他的差异，只要螺栓的等级是相符的，它们的性能便是相当的，所以只有等级可以选择。强度等级代表的是螺栓的抗剪切应力，强度等级 8.8 级便是材料许用剪应力为 8.8GPa 。2. 连接螺栓计算 公式d连接螺栓螺纹小径，mm；C密封空腔宽度，mm；这里代表的是法兰间隙；Ck刚度和预紧系数，C k1.5；D夹具计算直径；这里代表的是法兰外经；n夹具连接螺栓条数， ； t夹具材料在温度作用下的许用应力，MPa。根据小径 d，查螺纹标准 GB/T 196-2003，得到螺栓大径或规格尺寸螺栓最小规格，不小于 M12tcknDCP.2711图 3.8 螺栓连接示意图螺栓小径计算公式是以材料力学基本公式推导形成的: 公式式中：F构件承受的拉力， F=CDPcNS单根螺栓截面积， mm 2材料的应力,N/m 2=Pa 或 N/mm2=MPa带入公式 3.12:n夹具连接螺栓数量4dS 2/4tcCPDdn2/4tcCPDd由 ： ntn.dDCPck2711计入预紧和刚度系数 Ck 值， Ck =1.53. 夹具连接螺栓小径的计算 公式 3.11其中 d螺栓小径，mm；C密封腔宽度，mm；Ck刚度和预紧系数， ；n螺栓条数， ； t 使用温度下螺栓的许用应力，c1.27tCPDdn得 ： tknDCPd27.1ck1.27a=CcmMPcd mn注 意 单 位 ： tcknDCP.d 1表 3.1 家具连接螺栓及有关尺寸单位：mm螺栓规格螺孔直径垫圈直径垫圈半径螺母六角对角尺寸L1 取值(不计坡口)双螺栓最小中心距备注M8 10 18 9 14.38 10 26一般不用在夹具上M10 12 22 11 17.77 12 30一般不用在夹具上M12 14 25 12.5 20.03 14 32M14 16 28 14 23.36 16 36M16 18 32 16 26.75 18 38M20 22 38 19 32.95 22 46M22 24 42 21 37.29 24 52M24 26 45 22.5 39.55 26 56M27 30 50 25 45.20 27 6214. 螺栓的有限元分析图 3.9 螺栓的有限元分析图 3.10 强度结果图图3.11 刚度结果图13.3 螺栓腐蚀的法兰夹具的计算与绘制3.3.1 泄漏点的工况参数经过上述各公式的推导与确定，我们便可以设计并确定出法兰夹具的结构。表 3.2即为在现场测量出来的某管道的现场数据，然后就可以根据这些数据来确定法兰夹具的最终尺寸。表 3.2 管道夹具泄漏介质参数介质名称压力/Pa温度/夹具直径 mm 闪点/自燃/爆炸极限(v%)上限 下限蒸汽 2 230 2733.3.2 法兰夹具厚度计算及相关尺寸的确定本体选用 Q235-B 钢材， t=105MPa。设密封垫圈高度=8mm，螺栓选用35CrMoA， t=179MPa 现场测量：法兰外径 =273mm； D=273mm；焊接系数 =1；设计压力 Pc=PL+5； Pc=2+5=7M12ctcPDS m图 3.12 法兰夹具图（1）法兰夹具内径的确定D=dHmm=273mm（2） 夹具本体厚度 所 以 S=9.4按规矩要求，夹具最小的厚度大于等于 14mm，所以厚度取 S=14mm。（3） 直管泄漏夹具的外径夹具外径为：D2 =D+2S =301mm（4）法兰夹具长度 L 的确定夹具的长度一定要能包容泄漏点，并且两侧均有适当的余量，一般取法兰副厚度加空腔高度。这样，L 的最小值就能确定了。（5）注剂孔1取值为： Y=20mm 采用单排 6 个 M10 密封剂注剂孔。（6） 螺栓小径d=8 因为 812查表，查螺栓尺寸标准表，能得知，应该选用 M12 的 8.8 级双头螺栓，共四个。（7） 耳板厚度t=9.4 因为 9.412选 t=12mm； L1耳板上螺孔中心与夹具体距离， L1=163.3.3 根据各数据绘制直管泄漏夹具 CAD这样的话我们就把直管泄漏夹具的所有数据都计算出来了，从而就可以绘制出 CAD了第四章 螺栓腐蚀的法兰夹具的建模与分析经过严谨的计算，我们就可以绘制出该工况下的法兰夹具的图形。先通过 UG 绘制出其的三维模型，为了验证该法兰夹具在现实中的可行性，我们在考虑温度、压力的情况下，对其利用有限元分析，得出它的刚度图和强度图，从而判断该法兰夹具的实际可行性。4.1 UG 的应用tbPDCLt31tcknDCP.d 14.1.1 UG 简介UG 全称 Unigraphics NX，是由 Siemens PLM Software 的公司生产的产品工程解决方案，它提供了数字建模和验证工具，并为用户的产品设计和制造过程提供了一个有效的解决方案。 UG 也是一个用户指南（用户指南）和通用语法（普遍语法）的缩写。它是一个交互式 CAD / CAM（计算机辅助设计和计算机辅助制造）系统，可以很容易地实现各种复杂的物理建模和施工。它是相当强大。它诞生于主工作站的 3D 设计，但后来随着 PC 硬件和个人用户的飞速发展，PC 上的应用已经取得了快速的增长，模具行业已经成为应用的主流开始。4.1.2 螺栓腐蚀的法兰夹具的绘制图 4.1 法兰夹具的草图1图 4.2 法兰夹具的三维图图图 4.3 法兰夹具的局部放大图4.2 ABAQUS 的应用14.2.1 ABAQUS 的简介ABAQUS 是一种功能强大的工程有限元仿真软件。它可以解决许多复杂的非线性难题，相对简单的线性分析问题。它包括一个可以模拟任何几何形状的细胞库。材料模型的基础上，有多种类型，可以模拟典范的工程材料，包括金属、象胶、高分子材料、复合材料，混凝土的性能，超弹性可压缩泡沫材料，土壤和岩石的地质材料，作为一种通用仿真工具 ABAQUS，除了解决大量的结构（应力/位移） ，也能够模拟等工程区域的诸多难题，比如热传导、扩散、声学分析、热耦合分析岩土力学（液体渗漏/应力分析和应力耦合）压电材料。ABAQUS 是公认的有限元分析软件里最厉害的，能够分析难度相当大的固体力学，机构力学系统，特别是还可以管理非常巨大的问题和高度非线性标题的模拟。ABAQUS不仅可以做机械零件和单体、多物理分析，还可以做系统级的分析和研究。与其他分析软件相比，ABAQUS 的系统级功能最好。由于 ABAQUS 具有良好的分析能力和复杂系统的可靠性仿真，在国内工业和研究中得到了充分的应用。ABAQUS 产品位于许多高科技产品的生产里发挥了很大的影响 。2 强度与刚度强度指材料阻挡损伤的能力，换句话说，破坏材料所需的应力。一般来说，材料。它的大小与材料本身的性质和应力的形式有关。例如，材料的拉伸强度和剪切强度意味着这种物质能承受的最大剪切应力和应力与物质在这个区域中的形状没有联系。刚度是说机构抵抗的变形本领，即由单元变形引起的应力。一般来说，就组成或结构而言。它的大小不仅与物质本身的性能有联系，而且与机构的截面形状有联系。构件的刚度是抵抗变形的能力，表达的是受力作用于构件的内力和构件的对应变形的比率。该表达式的抗弯刚度被应用在弯矩和变形曲率变化率；组件剪切刚度被施加在剪切分量的剪切和变形的正交角度变化率。结构的横向刚度指的是结构的抗侧移能力，这是指应用于结构和水平位移之间的比率。屈服强度和极限强度的差异：钢的抗拉强度和伸长率与使用的力是成正比的，当力被去除时，钢将返回到原来的长度，它是在弹性范围内的钢，抗拉伸长率只有弹性变形。当钢的拉伸、延伸到一定程度上时，继续拉伸，不需要增强仅保持一定的尺寸即可，这种现象是钢的屈服强度达到屈服强度，当力被除去时，钢是不是在恢复原来的长度时，伸出一点，塑性变形发生。如果钢达到屈服强度，我们继续拉伸，钢的伸长到一定程度，也继续拉伸，在需要增加张力的线，这就是所谓的钢塑性变形的结束，强度增加，直到最后，钢被拉过。当拉伸应力是钢的极限强度。我们可以通过图 4.4更直观的来了解这其中的关系。1图 4.4 钢材应力应变曲线 图4.2.3 法兰夹具的有限元分析图 4.5 法兰夹具的强度图1图 4.6 为法兰夹具的刚度图通过上述有限元分析的验证，我们可以清晰的看出。根据现实工况所设计出来的法兰夹具是可以制作并生产出来的，并且能够不动原工况的情况下，顺利的完成带压堵漏作业。1第五章 结论5.1 项目成果本项目拟以输送蒸气的法兰封闭管道为研究对象，以该对象的密封效果为本项目的案例，通过该案例，研究适用的设计方法。其目的是克服现有技术的缺点，提供一种安全可靠的一种用于螺栓腐蚀的法兰夹具。利用本家具能够满足在不破坏原工况的前提下（即不用替换腐蚀的螺栓），便可以顺利的完成带压堵漏作业。5.2 项目的价值当法兰连接螺栓腐蚀时，会发生泄漏，以往的办法是更换腐蚀螺栓，用 G 型卡兰夹住法兰两侧，卸下腐蚀的螺栓，更换新的螺栓，再用普通的密封剂进行堵漏。这样做非常地危险，因为当管道内部压力较高时，更换腐蚀螺栓易导致结构爆裂，特别是有毒有害气体，液体，高温高压工况。国家每年因为螺栓腐蚀堵漏造成人员伤亡事故时有发生。这个项目能够降低事故发生得可能性，从而避免由于这些不可预测的问题造成的人员受伤与死亡。此法兰夹具能够超强的护理好法兰螺栓，能够避免更换螺栓的过程中导致结构爆裂现象的发生，进而伤害到工作人员。还有就是，本项目研究涉及理论力学，材料力学有限元分析、压力容器结构与制造、金属的腐蚀与防护、优化设计等单元理论和方法。这项目对于机械专业学生来说，可以巩固科学基础知识，也能够熟练运用 CAD、UG等各种绘图软件，并通过 ABAQUS，该模型可以通过有限元法分析，从而