1、幾何模型

對(duì)伸縮接頭密封環(huán)進(jìn)行有限元分析，鑒于其邊界條件的復(fù)雜性，將密封環(huán)、上下止推環(huán)、內(nèi)筒及密封支撐套作為整體進(jìn)行分析。根據(jù)密封結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料和邊界條件的特點(diǎn)，建立伸縮接頭密封的二維軸對(duì)稱模型。

2、載荷條件

伸縮接頭密封分析載荷條件包括2個(gè)方面，首先驅(qū)動(dòng)壓力施加過(guò)程，即上下止推環(huán)、內(nèi)筒位置固定不變，密封支撐套平移對(duì)密封環(huán)進(jìn)行壓縮; 其次由于隔水管伸縮接頭內(nèi)部設(shè)有軸承，內(nèi)外筒之間可以實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的抵消，相對(duì)于內(nèi)外筒之間伸縮運(yùn)動(dòng)的頻繁，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以忽略，因此只對(duì)內(nèi)筒設(shè)置縱向位移來(lái)模擬內(nèi)筒相對(duì)外筒伸縮運(yùn)動(dòng)的摩擦力。

3、隔水管伸縮接頭密封失效模式與失效判據(jù)

伸縮接頭長(zhǎng)期處于內(nèi)筒相對(duì)外筒做伸縮運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，通常情況下認(rèn)為伸縮接頭密封失效是因?yàn)閮?nèi)筒外表面腐蝕導(dǎo)致表面不光滑所致，但即使內(nèi)筒外表面光滑，也會(huì)發(fā)生伸縮接頭密封環(huán)失效現(xiàn)象發(fā)生。2007年3月12日，Shell 海洋公司Deepwater Nautilus平臺(tái)伸縮接頭上空氣供應(yīng)管線斷開(kāi)，9桶合成基泥漿泄漏進(jìn)入海里，事故原因?yàn)榻?jīng)受三次風(fēng)暴的鉆井隔水管張緊器軟管破裂導(dǎo)致連接到伸縮接頭上的空氣供應(yīng)管線纏繞和失效，伸縮接頭中的空氣壓力降低使泥漿泄漏進(jìn)入海里。因此，關(guān)于伸縮接頭密封失效判據(jù)，需要從接觸應(yīng)力、剪切應(yīng)力2個(gè)方面進(jìn)行考慮。

4、最大接觸應(yīng)力

密封環(huán)在密封支撐套的擠壓安裝下，受到一種初始擠壓或壓縮作用，這種壓縮作用提供了初始密封壓力。后來(lái)通過(guò)外加空氣壓力使其進(jìn)一步變形，與伸縮接頭內(nèi)筒外表面保持接觸，這種壓力傳遞到被密封表面上去。