高温高压管路用快卸卡箍密封性能试验研究

高温高压管路用快卸卡箍密封性能试验研究

1院标准的编制在机气管系统中，高频管的刚性连接部分，即高温高压管道的快速脱卡，实际上为58m，工作压力为2.0mpa。我院无法满足其使用条件的实际规范。考虑到hb7386“600hf快覆盖层压板”的使用条件（温度为600c）接近，因此我们决定在分析和研究的基础上，参照hb7386制定相应的医院标准。2hb7386-962.1结构类型采用密封性能较高的带密封圈的连接型式,如图1所示。2.2拉伸性能好快卸卡箍和接头的主体材料采用高温合金钢GH4169,这种材料屈服强度高、塑性好,室温时的拉伸强度达σb≥1275MPa,并具有满意的焊接和成形性能、较高的耐腐蚀和抗氧化性能。密封圈材料采用柔性石墨,这种材料具有多种优异性能,其中气密性好、耐温耐压性好、柔软性和回弹性好3个特点能很好满足高温高压管路快卸卡箍的设计要求。2.3试验标准鉴定试验的试验项目、试验方法和检验标准等按HB6536-91《高温导管连接快卸卡箍技术条件》。3hb7386不能直接满足使用要求3.1料3rmn虾HB7386规定快卸卡箍采用GB1337自锁螺母,材料为30CrMnSiA,镀镉钝化。按GB943的规定,GB1337自锁螺母的最高使用温度为200℃,不能满足某型号引气系统快卸卡箍工作温度580℃的使用要求。3.2尺寸差的组合3.2.1尺寸方差确定快卸卡箍凸/凹接头的配合尺寸为d2和d3,d2尺寸公差按HB5800规定,d3尺寸公差如图2所示。按照此尺寸公差,即使不考虑形状公差和接头与导管焊接时的变形,凸/凹接头也无法配合。3.2.2冲压件尺寸偏差快卸卡箍套管/箍带配合尺寸为φ9,如图3所示。套管是模锻件,尺寸公差按HB6077F级,其偏差为+1-0..73;箍带是冲压件,尺寸公差按HB5800,其偏差为0+0.36。由于模锻件的形状公差比较大,特别是相贯部位尺寸R1(典型)一般情况下均超过R2,加之耐高温合金钢GH4169的刚性特别大,所以造成了套管/箍带根本无法装配和焊接,在强行对箍带点焊后,由于应力特别大,以致焊点挣脱或套管/箍带无法相对转动。3.2.3螺栓/再弯带配合尺寸高差快卸卡箍螺栓/箍带配合尺寸为φ9,如图4所示。螺栓是模锻件,尺寸公差按HB6077F级,其偏差为,螺栓/箍带配合尺寸公差也存在着与套管/箍带+1.3-0.7配合尺寸公差相同的问题。3.2.4套筒垫圈的尺寸差3.2.5螺母材料和螺钉之间的高差快卸卡箍螺栓材料为高温合金钢GH4169,螺栓螺纹公差带为5h6h。航空航天工业推荐的用于高温区的螺纹副一般采用5H/5g6g。3.3密封圈的压缩率柔性石墨密封圈标准为HB7466,技术条件按HB7467,密封圈厚度3.5mm。而凹接头的凹槽深度为3.5mm,凸接头的凸台高度为1.2mm,因此,柔性石墨密封圈的设计最大压缩量为1.2mm。HB7467中表1规定,制造密封圈的材料为柔性石墨板材PS-1,压缩率为35%～50%,这并非是密封圈的压缩率,密封圈的压缩率标准中未提及。按成品厂的企标,密封圈的最大压缩率为10%～20%。在自锁螺母的拧紧力矩只有(2～2.5)N·m时,实际压缩率根本达不到最大的压缩率,造成凸/凹接头端面间有一定的间隙。这样,本该凸/凹接头端面承压,连接的刚性才会好,现在由于凸/凹接头端面间存在间隙,变成密封圈承压,连接的刚性必然差,快卸卡箍承受弯曲疲劳载荷的能力必然大幅降低。另外,由于柔性石墨密封圈的实际压缩量太小,凸/凹接头端面间的间隙过大,快卸卡箍和凹/凸接头装配特别困难,只能通过“野蛮”(在台钳上敲打锤击)方式完成装配,因此凸/凹接头不能均匀卡紧,不能很好保证密封。4处理方法4.1自锁螺钉的使用对于自锁螺母,首先,应考虑使用温度。快卸卡箍的使用温度为580℃,因此自锁螺母的材料必须采用高温合金。而使用时高温合金螺栓/自锁螺母之间存在着粘连、咬死甚至自锁螺母或螺栓被拧断的现象,所以必须对螺纹表面进行处理。一般对螺纹表面进行处理方法有3种:镀高温干膜润滑剂、镀铜或镀银,其中以镀银居多。其次,在连接中自锁螺母的受力状况比螺栓好,特别是装拆次数过多而导致螺纹损伤时,更换自锁螺母最为方便,所以自锁螺母材料的强度和硬度一般可以比螺栓材料的强度和硬度低。基于此,制定院标时自锁螺母选用HB5634M5,材料为GH2132,表面镀银,热处理HRC29～35,自锁螺母镀前公差带为5G,镀后公差带为5H。4.2尺寸差的组合4.2.1凸/凹接头间隙安装调整后的凸/凹接头配合尺寸公差如图6所示,既能保证凸/凹接头间有一定的间隙,又能有效避免形状公差较大和接头与导管焊接时焊接变形的影响。4.2.2套筒固定连接尺寸的差异调整后的套管/箍带配合尺寸公差如图7所示。套管尺寸φ9(1处)变更为φ9+0.7-0.4,箍带尺寸φ9变更为φ10。4.2.3螺母连接带的尺寸差调整后,图4中的螺栓尺寸φ9变更为φ9+0.7-0.4,箍带尺寸见图7。4.2.4垫圈配合单一套管尺寸调整后,套管的尺寸公差如图7所示。与垫圈配合一端的套管尺寸φ9由原不加工调整为机加工后尺寸公差按HB5800;和套管配合的垫圈尺寸φ9.5不变。4.2.5螺钉螺钉的开口螺栓螺纹的公差带调整为5g6g。4.3解决快卸卡重装配问题柔性石墨密封圈厚度从3.5mm调整为3.0mm。一方面可解决快卸卡箍的装配问题,使凸/凹接头可匀称地卡紧,保证有效密封;另一方面,使快卸卡箍和凸/凹接头连接刚性增强,快卸卡箍承受弯曲疲劳载荷的能力增强。5卡重式高温高压管路连接快卸卡再压板的研制技术我院参考HB7386制定的高温高压管路连接快卸卡箍企标,经研制试验后,已用在研型号飞机中。型号研制实践证明,该企标卡箍的装配性、维修性和可靠性能满足型号任务需求。现该型号飞机已投入批量