高压由壬是一种连接管道的连接头,在工作中会受到工作压力、振动、冲蚀、腐蚀等外界因素的影响,易发生流体介质泄露,导致密封性失效的安全事故问题。目前国内石油资源趋于更深层地层、更加恶劣环境的现实状况,因此,需要连接管汇的由壬,满足复杂的工况环境。目前,国内油田中使用的FIG1502型高压由壬比例达到了60%以上,因此对该型由壬的密封性能的研究,防止密封失效很有必要。通过对由壬密封性能的研究,既可以为由壬的结构改进和优化而解决密封的问题,也可以提高油田开采的经济效益,为石油开发提供参考价值。通过对国内外FIG1502型高压由壬的结构类型、密封方式、密封材料、橡胶材料模型、由壬密封的原理进行研究和分析,设计了不同圆角半径的密封件、不同圆角凹槽半径的由壬的母接头,采用橡胶圈密封的方式,选择氢化丁腈橡胶作为密封材料,选取橡胶材料的Mooney-Rivlin两参数模型,考虑金属与橡胶间的摩擦、压缩量(位移载荷)、橡胶的硬度、密封件圆角半径、由壬的母接头凹槽半径对该型高压由壬的密封性能影响。利用有限元软件ANSYS Workbench对由壬密封性能的影响进行仿真分析,获得该型由壬密封接触面的应力(工作压力105MPa)与密封参数间的规律,进而为优化由壬的密封提供了参考。通过对高压由壬密封性能的研究得到的结论如下:(1)研究在不同橡胶硬度、不同压缩量(位移载荷)、不同密封件圆角半径、金属与橡胶间不同摩擦系数的因素下对由壬密封性能影响进行仿真分析,得出由壬的公母接头应力与工作压力有关,当压力一定时,由壬的公母接头应力趋于定值,且应力值小于金属材料的屈服强度(650MPa);当由壬的母接头密封凹槽的圆角半径小于1.8mm时,由壬的公母接头接触应力呈上升趋势,而圆角半径大于1.8mm时,接触应力开始下降,最后趋于稳定值,且小于金属材料屈服强度。(2)在不同橡胶硬度、金属与橡胶接触面间不同摩擦系数的影响因下,由壬的公母接头接触面应力处于相对稳定的状态;分析不同压缩量(位移载荷),得出由壬的公母接头接触面应力是先下降后上升,当压缩量达到1.35mm左右处于下降;当母接头由壬凹槽圆角半径小于1.8mm时,由壬的公母接头接触面应力处于上升趋势,而大于1.8mm时开始下降最终趋于平稳;橡胶密封件在不同的圆角半径下,由壬的公母接头接触面应力处于上升趋势,但整体上升缓慢,表明橡胶密封件圆角半径对由壬的公母接头接触面应力的影响不敏感;通过仿真方法分析各因素对由壬的母接头接触面应力相对较大,因应力集中的影响,但应力小于材料屈服强度。(3)通过改变橡胶硬度,发现随着硬度的增大密封件密封压力增大,但增长趋势比较缓慢;随着由壬的母接头凹槽圆角半径增大,密封件密封压力处于上升趋势,当圆角半径超过1.9mm时密封件密封压力下降,而圆角半径超过2.0mm,密封件密封压力趋于稳定状态;随着密封件圆角半径增大,橡胶密封件密封压力先呈上升趋势,当密封件圆角半径大于1.6mm,密封件密封压力下降,而圆角半径大于1.7mm密封件密封压力呈上升趋势;密封性能随着橡胶材料压缩量(位移载荷)的增加逐渐增大,当压缩量小于1.35mm时,密封件密封压力小于工作压力不能起到密封的作用,而压缩量大于1.35mm时,密封件密封压力超过工作压力,满足密封性的要求;改变橡胶与金属间摩擦系数发现,在该系数增大密封件应力增大,当超过0.5橡胶密封件的应力基本趋于定值。(4)当由壬的母接头凹槽圆角半径变化,由壬密封规律表现为:当密封槽的圆角半径小于1.8mm时,密封槽的应力处于上升趋势,当圆角大于1.8mm密封槽应力减小,并基本趋于稳定状态,且密封槽的应力小于材料屈服极限(650MPa)。