The effect of bolt spacing on the tightness behavior of bolted flange joints

• Main Author: Do, Tan Dan
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2012
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/964/1/DO_Tan_Dan.pdf; http://espace.etsmtl.ca/964/2/DO_Tan_Dan%2Dweb.pdf

Les assemblages à brides boulonnées munis de joints d’étanchéité sont les systèmes de raccordement les plus répandus entre les différents éléments des réservoirs sous pression. Ils sont largement utilisés dans l'industrie chimique, pétrochimique et nucléaire. Ce sont des structures simples et des assemblages démontables. Ce qui les rend plus attractifs pour connecter des équipements sous pression et la tuyauterie. En plus des risques de fuite, ils ont besoin de maintenance en cours de fonctionnement au cas où les boulons doivent être resserrés ou dévissés pour être remplacés. Bien que les arrêts de fonctionnement coûteux soient à éviter, l’entretien en fonctionnement expose l'opérateur à un risque potentiel, car le desserrement d’un boulon peut produire un déséquilibre de la contrainte de compression sur le joint d’étanchéité entraînant un contact local du joint d’étanchéité en dessous d’une certaine valeur critique, provoquant une fuite majeure et de ce fait pouvant mettre en péril la vie de l'opérateur. Cette proposition aborde la question de la variation de la déflexion du rebord de la bride afin d'enquêter sur le déséquilibre de la contrainte de compression dans le joint lorsque les boulons sont soumis à une modification de charge en fonctionnement. Cette étude peut être utilisée pour aider à limiter l'augmentation de la charge de serrage ou le nombre maximum de boulons qui doivent être remplacés en même temps et identifier les boulons qui ne peuvent pas être remplacés en service. L'objectif de cette étude est de développer une approche théorique pour identifier et analyser les effets de la charge précontrainte et de la pression sur les assemblages à brides boulonnées afin d’obtenir l'espacement optimal entre les boulons en fonction de la variation de la contrainte de compression sur le joint d’étanchéité. Notre recherche comprend trois parties. La première partie qui est une méthode analytique basée sur la théorie de la poutre circulaire reposant sur une fondation élastique linéaire, sera développée pour prédire la distribution circonférentielle de la contrainte de compression sur le joint d’étanchéité. Des modèles éléments finis de brides boulonnées symétriques seront créés pour valider cette analyse. Une comparaison des résultats d'études antérieures est nécessaire pour valider la solution analytique linéaire. Ensuite, la deuxième étape de cette recherche consiste en une approche qui a été construite à partir de la théorie de l'anneau sur le comportement d’une fondation non linéaire élastique, permettant d’obtenir des résultats plus précis. La solution non-linéaire doit être validée avec une analyse par la méthode des éléments finis. Dans la troisième partie, un modèle de régression linéaire pour des brides boulonnées sera proposé pour une procédure de calcul d’espacement de boulons. Ce travail aidera les services techniques sur la conception, la maintenance et l'exploitation des réservoirs sous pression et systèmes de tuyauterie.