(?)1422mm天然气管道封堵系统相比目前国内最大的(?)1219mm封堵系统,封堵面积增加36%,当封堵压力由1OMPa提高至12MPa时,高压介质对封堵系统形成的支反力增加63%。对于单层皮碗密封,一方面,支反力过大会导致管线发生塑性变形,容易发生事故;另一方面,由于管线存在椭圆度、直焊缝、螺旋焊缝等因素,导致皮碗与管线接触密封能力下降,目前最高带压封堵压力实际为1OMPa。因此本文以即将开展的中俄东线1422mm天然气输送管道工程为背景,研究与之配套的(?)1422mm带压封堵系统,设计出相应的封堵三通和双级式封堵器,通过有限元方法对其进行强度分析与失效评估。本文重点进行了以下几个方面的工作:(1)对封堵器进行了总体方案及详细的结构设计,利用Solidworks软件和ADAMS运动学分析软件,完成了封堵器各零部件的尺寸设计与优化,考虑前、后封堵器的转动干涉问题,最终开发出可以顺利下入管线的双级式封堵器。(2)利用ABAQUS有限元软件,得到设计压力下封堵三通装配体详细的应力应变分布状态,通过对危险截面的线性化评定保证实施封堵作业前后封堵三通设备的安全性。(3)依据《ASMEBPVC Ⅷ-2》标准,对所设计的双级带压封堵系统按照弹-塑性应力分析方法建立三维模型并进行有限元分析,得到封堵状态下各零部件的应力应变分布状况,提取局部最大等效塑性应变的数值解与通过标准计算得到的许用值进行比较分析,验证了结构的安全性与合理性。(4)根据封堵系统的压力自平衡原理,对皮碗与管线接触的密封性能进行了重点分析,利用有限元方法,研究了皮碗结构、工作压差、焊缝以及管道椭圆度对皮碗密封性能变化的影响规律,保证了关键部位的密封安全性。