En los equipos de alta presión (como los sistemas de almacenamiento de energía de hidrógeno, los recipientes a presión, los equipos petroquímicos), el funcionamiento de sellado de los orificios de tornillo es crucial para la seguridad del equipo.La falla del sello del orificio de tornillo puede provocar una fuga de medios.Por lo tanto, el problema de cómo optimizar el diseño de los orificios de tornillo para garantizar el rendimiento de sellado bajo una alta fuerza es un problema que debe estudiarse más a fondo.

• 1Desafío del sellado de los agujeros de tornillo para equipos de alta presión
• 1.1 Influencia de la fuerza de apretamiento elevada en el funcionamiento del sellado
• La alta fuerza de apretamiento del perno es uno de los factores clave para lograr el sellado del orificio de tornillo.
• Deformación del hilo: la deformación plástica de la superficie del hilo, que afecta a la integridad de la superficie de sellado.
• Sobrecarga de los segmentos: si se utiliza la lavadora de sellado, la fuerza de pretensión excesiva puede causar la extrusión de la lavadora o una falla prematura.
• Concentración de tensión: en los equipos de alta presión, es fácil que se forme el área de concentración de tensión alrededor del orificio del tornillo, lo que puede causar fatiga o grieta del hilo.

• 1.2 Error de mecanizado del perforación de tornillo y falla del sello
• Los errores de mecanizado de los orificios de tornillo pueden provocar fallas en el sello, principalmente en:
• Tolerancia excesiva del hilo: la precisión insuficiente del hilo del orificio del tornillo afectará a la sujeción de los tornillos y reducirá el rendimiento de sellado.
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• Desviación de grado coaxial: la desviación de grado coaxial del orificio del hilo y la superficie del sello causa un sellado local deficiente.
• La influencia de la rugosidad de la superficie: la rugosidad de la superficie de sellado reducirá el área de contacto y reducirá el selladoel rendimiento.

• 1.3 Impacto en el entorno de trabajo
• El sellado por tornillo de los equipos de alta presión se ve afectado no sólo por factores mecánicos, sino también por factores ambientales:
• Medio ambiente de alta / baja temperatura: el cambio de temperatura dará lugar a diferentes coeficientes de expansión de los tornillos y los orificios de tornillo, lo que resulta en una atenuación de la fuerza de pretensión.
• Medio corrosivo: el gas de alta presión, como el hidrógeno, es fácil de causar el frágil hidrógeno de los tornillos y los orificios de los tornillos.
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• • Vibración y choque: la vibración del equipo mecánico aflojará los tornillos y afectará a la estabilidad del sello.
  • 2. Diseño optimizado del sello del agujero de tornillo
  • 2.1 Optimización de la estructura del hilo
  • Seleccione el tipo de hilo adecuado:
  • Los hilos de dientes finos (como ISO 2901) pueden mejorar el rendimiento de sellado.
  • El hilo trapezoidal (como el DIN 103) tiene una buena resistencia a la tracción y es adecuado para sellos de alta presión.
  • Aumentar la longitud del enlace del hilo:
  • En general, se recomienda que la longitud de enganche del hilo sea de 1,5-2 veces el diámetro del perno para mejorar la capacidad de sellado.
  • Optimizar el tratamiento de la superficie del hilo:
  • Se utiliza un revestimiento con fosforo, níquel o plateado para reducir el coeficiente de fricción y mejorar la resistencia a la corrosión.
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  • 2.2 Selección de los materiales auxiliares de sellado
• Lavadora de metal (como almohadilla de cobre, almohadilla de aleación de base de níquel): adecuada para ocasiones de presión extremadamente alta, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión.

Anillo de sellado flexible (por ejemplo, caucho de flúor, PTFE): adecuado para sellado a baja presión, mejora el efecto de micro sellado.

Revestimiento del sello (por ejemplo, sellador líquido): rellene el espacio libre del hilo para proporcionar una protección adicional del sello.

• 2.3 Control de las fuerzas de tensión
• El sellado del orificio de tornillo depende de un control adecuado de la pretensión, los métodos comunes incluyen:
• Método de control del par (según la norma ISO 898-1): seleccionar el par de apretamiento adecuado de acuerdo con la especificación y el material del perno.
• Método de tracción hidráulica: adecuado para tornillos de gran diámetro para garantizar la fuerza uniforme.
• Método de medición por ultrasonido: utilizado para equipos de alta precisión, monitoreo en tiempo real de la fuerza de pretensión.

3Verificación y ensayo del diseño

3.1 Análisis de elementos finitos (FEA)

El análisis de elementos finitos (como ANSYS, Abaqus) se utiliza para simular la distribución de la fuerza de los orificios de tornillo bajo condiciones de alta presión para optimizar el diseño de sellado.

3.2 Prueba experimental

Prueba de estanqueidad del aire (por ejemplo, prueba de fuga de helio): comprobar que el sello del orificio de tornillo cumple los requisitos.

- ¿ Qué?Prueba de fatiga por presión: simulación del funcionamiento a largo plazo del equipo y ensayo de la estabilidad del funcionamiento de sellado.

Prueba de resistencia a la corrosión (por ejemplo, prueba con sal): evaluar el rendimiento de los materiales de sellado en entornos adversos.

El diseño del sellado del orificio de tornillo en equipos de alta presión debe tener en cuenta de manera exhaustiva los factores de la estructura del hilo, el material de sellado, el control de la fuerza de sujeción y el impacto ambiental.Al optimizar la geometría del hilo, seleccionando materiales de sellado de alto rendimiento, combinados con un procesamiento de alta precisión y pruebas y verificaciones estrictas,el rendimiento de sellado de los orificios de tornillo puede mejorarse efectivamente para garantizar el funcionamiento seguro del equipo en condiciones de trabajo extremas;.