为完善核级主设备密封分析及设计方法,基于稳压器人孔密封结构建立了密封数值分析模型,对石墨垫片密封接触应力进行了分析研究;结合平行圆板流动模型和多孔介质渗流模型建立了石墨垫片密封质量泄漏率理论预测模型;基于理论预测模型计算了设计工况、试验工况和启动瞬态工况下的质量泄漏率,对主要影响参数进行了分析和讨论。研究结果表明,石墨垫片密封接触应力沿周向分布较为均匀,而石墨环沿径向的中间区域接触应力值略低于石墨环两侧;在温度和压力上升瞬态中,密封接触应力随时间呈现出下降的规律,密封质量泄漏率与接触应力呈负相关,增大密封接触应力可以降低质量泄漏率,但降低效率逐渐减小,减小粗糙度可以显著降低质量泄漏率。本文分析方法可为核级主设备密封泄漏率分析和紧密度评价提供重要参考。

石墨制垫片作为控制螺栓法兰接头泄漏的关键非线性部件,属于一种新型的密封元件,其压缩回弹性能体现了垫片对不同载荷波动情况下的补偿适应能力。垫片的压缩率和回弹率是表征和评价密封垫片的重要指标,其本身的属性决定石墨制垫片应用的场合。本文首先对石墨制垫片的密封材料及性质进行论述,从其微观机理、热物理性质及力学性能三个方面介绍其材料特性,其次对石墨制垫片的种类及类型进行概述,最后对石墨制垫片的压缩回弹特性研究的现状、方法及影响因素展开综述,重点分析了石墨制垫片的压缩回弹特性影响因素,为螺栓法兰连接设计及石墨制垫片的选用提供理论依据及思路。