Appendices 2 and Y (1-2) of the ASM

Appendices 2 and Y (1-2) of the ASME code Sec. VIII cover flanges with a ring gasket located within the bolt circle and flanges with metal to metal contact outside the bolt circle, respectively. The first one was developed by Waters et al. (3) and the second one was developed by Schneider and co-worker (4-5). Bolted joints used in conjunction with soft gaskets over the full face of the flange have no specific design rules, and the two mentioned appendices are not really suitable for such applications. Full face gaskets are extensively used in the industry due to their simple and economical design, and low contact stress sealing requirements. The latter is generally achieved by the use of soft gaskets such as those based on rubber, elastomers, polytetrafluoroethylene (PTFE), and fibers. The design of full face flanges (FFFs) should minimize both separation at the bore and flange rotation. In the absence of a specific standard design procedure, full face flanges are sized by trial and error, or by an approximate extension of the Taylor Forge method (6). In this case, it is at the designer’s discretion and judgment to apply the design formulas from both Appendix 2 and the rigidity requirements of Appendix M (7).

The subject of full face flange design is limited to the work conducted by very few researchers. The most significant contribution was a paper published by Blach et al. (8-9), in which the behavior of a full faced flange connection was analyzed using simplifying assumptions. The flexibility of the flange and the connecting shell was introduced in the analysis. However, the flexibility of the gasket and the bolts were ignored while the elastic interaction between the initial bolt-up and operation was not considered. Sawa and co-worker (10-11) analyzed the gasket contact stress using a three-dimensional theory of elasticity. The mechanical behavior of the gasket was considered to be linear, and the pipe, flange, and gasket were treated as hollow cylinders.

Any reliable design method should encompass all joint member flexibilities that are required in the analysis to determine the bolt load variation accurately. The leakage performance analysis relies very much on the ability of the model to predict the gasket load and flange rotation. With these two parameters, the gasket contact stress can be deduced from the load compression curves (12-13).

This paper presents an analytical solution for full face gaskets based on a rigorous flexibility analysis of the joint in which the gasket, flange, and bolt flexibilities, and their elastic interactions are modeled. The operating gasket compression load and rotation of two full face gasketed joints used in conjunction with two different gasket materials are compared against numerical finite element analysis (FEA) and SUPERFLANGE program (14-16) to confirm the suitability of the proposed analytical approach.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ภาคผนวก 2 และ y (1-2) รหัส ASME วินาที ครีบปก VIII กับแหวนปะเก็นตั้งอยู่ภายในวงกลมสายฟ้ากับหน้าแปลนและโลหะเพื่อติดต่อโลหะนอกวงกลมสายฟ้าตามลำดับ คนแรกที่ได้รับการพัฒนาโดยน้ำ et al, (3) และคนที่สองได้รับการพัฒนาโดยชไนเดอและเพื่อนร่วมงาน (4-5) ข้อต่อเกลียวใช้ร่วมกับปะเก็นนุ่มทั่วใบหน้าเต็มรูปแบบของหน้าแปลนไม่มีกฎการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงและทั้งสองภาคผนวกที่กล่าวถึงไม่ได้จริงๆเหมาะสำหรับการใช้งานดังกล่าว ปะเก็นเต็มหน้าถูกใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมเนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่ายและประหยัดของพวกเขาและการติดต่อความเครียดต่ำต้องการปิดผนึก หลังประสบความสำเร็จโดยทั่วไปการใช้งานของปะเก็นที่อ่อนนุ่มเช่นผู้ที่อยู่บนพื้นฐานของยางยาง, polytetrafluoroethylene (PTFE) และเส้นใย การออกแบบของครีบเต็มหน้า (FFFs) ควรลดทั้งแยกที่เจาะและการหมุนหน้าแปลน ในกรณีที่ไม่มีขั้นตอนมาตรฐานการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงครีบเต็มหน้ามีขนาดโดยการทดลองและข้อผิดพลาดหรือโดยการขยายตัวอย่างของวิธีการฟอร์จเทย์เลอร์ (6) ในกรณีนี้มันขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของนักออกแบบและการตัดสินใจที่จะใช้สูตรการออกแบบจากทั้งภาคผนวกที่ 2 และความต้องการที่แข็งแกร่งของภาคผนวก M (7). เรื่องของการออกแบบแปลนใบหน้าเต็มรูปแบบจะถูก จำกัด ในการทำงานที่ดำเนินการโดยนักวิจัยน้อยมาก ผลงานที่สำคัญมากที่สุดคือบทความที่ตีพิมพ์โดย Blach et al, (8-9) ซึ่งพฤติกรรมของการเชื่อมต่อแปลนเต็มหน้าได้รับการวิเคราะห์โดยใช้สมมติฐานง่าย ความยืดหยุ่นของหน้าแปลนและการเชื่อมต่อเปลือกได้รับการแนะนำในการวิเคราะห์ อย่างไรก็ตามความยืดหยุ่นของปะเก็นและกลอนถูกละเลยในขณะที่การทำงานร่วมกันระหว่างยืดหยุ่นสายฟ้าเริ่มต้นขึ้นและการดำเนินงานที่ไม่ได้รับการพิจารณา Sawa และเพื่อนร่วมงาน (10-11) วิเคราะห์ความเครียดติดต่อปะเก็นโดยใช้ทฤษฎีสามมิติของความยืดหยุ่น พฤติกรรมทางกลของปะเก็นได้รับการพิจารณาให้เป็นเชิงเส้นและท่อหน้าแปลน, ปะเก็นและได้รับการรักษาเป็นกระบอกกลวง. ใด ๆ วิธีการออกแบบที่เชื่อถือได้ควรครอบคลุมทุกความยืดหยุ่นสมาชิกร่วมกันที่จำเป็นในการวิเคราะห์เพื่อกำหนดรูปแบบสายฟ้าโหลดอย่างถูกต้อง การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการรั่วไหลอาศัยอย่างมากกับความสามารถของรูปแบบที่จะคาดการณ์โหลดปะเก็นและการหมุนหน้าแปลน กับทั้งสองพารามิเตอร์ความเครียดติดต่อปะเก็นจะสามารถสรุปได้จากการบีบอัดโค้งโหลด (12-13). บทความนี้นำเสนอวิธีการแก้ปัญหาการวิเคราะห์สำหรับปะเก็นเต็มหน้าอยู่บนพื้นฐานของการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นอย่างเข้มงวดของการร่วมทุนที่ปะเก็นหน้าแปลนและ ความยืดหยุ่นสายฟ้าและปฏิสัมพันธ์ยืดหยุ่นของพวกเขาจะสร้างแบบจำลอง ปะเก็นโหลดการบีบอัดการดำเนินงานและการหมุนของสองใบหน้าเต็มข้อต่อ Gasketed ใช้ร่วมกับสองวัสดุปะเก็นที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับตัวเลขการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด (FEA) และโปรแกรมการ SUPERFLANGE (14-16) เพื่อยืนยันความเหมาะสมของวิธีการที่นำเสนอการวิเคราะห์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ผนวก 2 และ y ( 1-2 ) ของรหัส ASME SEC . 8 ครอบคลุม flanges กับปะเก็นแหวนอยู่ภายในวงกลมสายฟ้าและ flanges กับโลหะกับโลหะติดต่อนอกวงกลมสายฟ้า ตามลำดับ แรกถูกพัฒนาโดยน้ำ et al . ( 3 ) และคนที่สองที่ถูกพัฒนาขึ้นโดย ชไนเดอร์ และ เพื่อนร่วมงาน ( 4-5 )เกลียวข้อต่อที่ใช้ร่วมกับแหวนอ่อนกว่าใบหน้าเต็มจานไม่มีกฎการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงและสองกล่าวถึงเอกสารประกอบไม่ได้จริงๆเหมาะสำหรับการใช้งานดังกล่าว ปะเก็นหน้าเต็ม มีการใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม เนื่องจาก ง่าย ๆและประหยัด การออกแบบ และต่ำติดต่อความเครียด ความต้องการดังกล่าวหลังโดยทั่วไปทำได้โดยการใช้ปะเก็นเหลวอ่อน เช่น ผู้ที่ยึดยาง polytetrafluoroethylene ( PTFE ) และเส้นใย การออกแบบครีบเต็มหน้า ( fffs ) ควรลดทั้งการแยกที่น่าเบื่อและหมุนหน้าแปลน . ในการขาดของกระบวนการออกแบบมาตรฐานเฉพาะ หน้าแปลน หน้าเต็มขนาด โดยการทดลองและข้อผิดพลาดหรือส่วนขยายโดยประมาณของโรงหลอม เทย์เลอร์ วิธี ( 6 ) ในกรณีนี้ มันขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของนักออกแบบและการตัดสินใจที่จะใช้สูตรออกแบบทั้งจากภาคผนวก 2 และความแข็งแกร่ง ความต้องการของภาคผนวก ( 7 )

เรื่องเต็มหน้าแปลนดีไซน์จำกัดงานที่ดำเนินการโดยนักวิจัยน้อยมาก ผลงานที่สำคัญที่สุดคือกระดาษที่ตีพิมพ์โดย blach et al .( 8-9 ) ซึ่งในพฤติกรรมของเต็มประสบการเชื่อมต่อหน้าแปลนได้ โดยใช้ระบบของสมมติฐาน ความยืดหยุ่นของหน้าแปลนเชื่อมเปลือกและใช้ในการวิเคราะห์ อย่างไรก็ตาม ความยืดหยุ่นของปะเก็นและกลอนถูกละเลยในขณะที่ปฏิสัมพันธ์ยืดหยุ่นระหว่างสายฟ้าเริ่มต้นขึ้นและการไม่พิจารณาซาว่าเพื่อนร่วมงาน ( 10-11 ) วิเคราะห์โดยใช้ทฤษฎีความเครียด ประเก็น ติดต่อสามมิติของความยืดหยุ่น พฤติกรรมเชิงกลของเก็นก็ถือว่าเป็นเส้นตรงและท่อ , หน้าแปลนปะเก็นและได้รับการรักษาเป็นทรงกระบอกกลวง .

วิธีการออกแบบที่น่าเชื่อถือใด ๆควรจะประกอบด้วยสมาชิกทั้งหมดที่ร่วมแลกต้องใช้ในการวิเคราะห์เพื่อกำหนดสายฟ้าโหลดรูปแบบถูกต้อง ของการวิเคราะห์สมรรถนะอาศัยมากในความสามารถของแบบจำลองเพื่อทำนายและหมุนหน้าแปลนปะเก็นโหลด . กับเหล่านี้สองพารามิเตอร์ , ปะเก็นติดต่อความเครียดสามารถ deduced จากเส้นโค้งโหลด อัด

( 12-13 )บทความนี้เสนอวิธีการวิเคราะห์สำหรับปะเก็นหน้าเต็มขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นที่เคร่งครัดของรอยต่อที่ปะเก็นหน้าแปลน และโบลท์ความยืดหยุ่นและปฏิสัมพันธ์เป็นแบบยืดหยุ่น .งานประเก็นอัดโหลดและหมุนสองเต็มหน้า gasketed ข้อต่อที่ใช้ร่วมกับสองวัสดุปะเก็นต่าง ๆเปรียบเทียบกับการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เชิงตัวเลข ( FEA ) และโปรแกรม superflange ( 14-16 ) เพื่อยืนยันการเสนอการวิเคราะห์ความเหมาะสมของวิธีการ