金属平面密封的密封特性研究

冯春宇，徐国钊，徐明军，安毅洪，李正涛，齐 军，刘汉广

（1.西南石油大学 机电工程学院，成都 610500；2.中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒 841000；3.中国石油化工股份有限公司 江汉油田分公司，湖北潜江 433124）

0 引言

金属密封在航空航天、化工、核能等领域具有广泛的应用[1-6]。金属密封的密封原理简单，便于实现，但金属密封往往容易失效，失效的原因也是多种多样。由于金属密封面之间存在着挤压和相对运动，甚至密封面之间进入固体杂质，导致黏着磨损与磨粒磨损以至密封面失效[7]，电化学腐蚀与气体腐蚀也会导致密封面失效，密封面一旦失效将导致严重的安全隐患。因此，探究影响金属平面密封性能的因素对工程实际具有重要的指导意义。

在金属密封技术方面，国内外都进行了深入的研究，并取得了许多进展。2014年，李玉婷等[8]基于ABAQUS软件分析了厚度、截面宽度、腿部厚度和圆弧半径等设计变量对U形环的最大米塞斯应力、接触压力和接触宽度的影响，并给出了提高密封性能的建议。2015年，DING[9]以W形金属密封圈为研究对象，研究了改变结构参数时其力学性能响应，并进行了优化设计，找到了最合适的结构参数值。邢敏杰[10]通过建立的W形密封环的有限元模型，分析了不同工况下结构参数对其性能（如应力、刚度等）的影响，并对其结构进行了优化设计，建立了相应的泄漏模型，分析了泄漏量。2016年，KIM等[11]针对传统的O形金属密封环回弹能力低的问题，对O形金属密封环进行了形状拓扑优化，并基于优化结果对O形金属密封环进行结构优化设计，优化设计后的O形环具有更高的回弹能力。……