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1、 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 -发布 -实施法兰接头安装技术规定 Technical specification for flange joint installation (征求意见稿) 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准ICS 23.040 J 74 GB/T 发布 目目 次次 前言 I 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 符号和定义 1 4 法兰接头螺栓安装载荷的确定 2 4.1 一般要求
2、2 4.2 设计条件下法兰接头的强度和刚度评估 3 4.3 安装条件下法兰接头的强度和刚度评估及螺栓安装载荷的确定 3 4.4 操作条件下法兰接头的密封性能评估 3 4.5 螺栓安装载荷 4 5 法兰、垫片及紧固件选用的附加要求 4 5.1 一般规定 4 5.2 紧固件 5 5.3 垫片 6 5.4 法兰 7 6 安装 8 6.1 一般规定 8 6.2 安装准备 8 6.3 装配 11 6.4 上紧方法和工具 12 6.5 上紧顺序 13 7 检查、试验和标示 15 8 记录 15 附录 A（资料性附录） ：标准管法兰接头最大螺栓安装载荷 16 附录 B（资料性附录） ：法兰安装应力计算 35
3、 附录 C（资料性附录） ：法兰密封面的表面粗糙度推荐值 36 附录 D（资料性附录） ：法兰接头安装检查记录示例 37 前前 言言 本标准按照 GB/T1.1-2009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写给出的规则起草。 本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会压力管道分技术委员会（SAC/TC262/SC3）提出。 本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262）归口。 本标准起草单位： 本标准主要起草人： 本标准为首次发布。 1 1 1 范围范围 1.1 本标准采用最大螺栓安装载荷控制技术，提高法兰连接密封的可靠性，控制法兰连接泄漏的风险。 1.2 本标准规定了螺
4、栓连接的带垫片圆形法兰接头安装时螺栓安装载荷的确定、法兰-垫片-紧固件选用的附加要求、安装准备、装配、螺栓上紧、检查、记录及标记等技术要求。 1.3 本标准适用于下列具有泄漏控制要求的压力设备法兰接头（注） ： a) 相应安全和环保法规有规定者，如 TSG D001、GB 31570-2015、GB 31571-2015 等； b) 相应产品标准或工程规范有规定者，如 GB/T 20801 等； c) 用户或设计有要求者。 注：本标准所指“压力设备“包括锅炉、压力容器、压力管道、机泵、阀门、移动式压力容器（气瓶、槽车等） 。 2 2 规范性引用文件规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不
5、可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。 TSG D001压力管道安全技术监察规程 - 工业管道 GB 31570-2015石油炼制工业污染物排放标准 GB 31571-2015石油化学工业污染物排放标准 GB/T 150压力容器 GB/T 17186.1-2015管法兰连接计算方法 第 1 部分：基于强度和刚度的计算方法 GB/T 20801压力管道规范 工业管道 HG/T 2059220635钢制管法兰、垫片、紧固件 EN 13555-2014法兰及其接头 与圆形法兰接头设计相关的垫片参数及其试验方法 W
6、RC Bulletin 538-2014 法兰接头螺栓安装载荷的确定 3 3 符号符号和定义和定义 下列符号及定义适用于本标准。 Aa垫片接触面积，即垫片与法兰密封面发生直接接触的表面积（八角垫按垫片的投影面积计） ，mm2； Ab螺纹根径处或无螺纹部分最小直径处的螺栓截面积，取小者，mm2； Am法兰接头螺栓总截面积，Am=nAb，mm2； AG垫片密封面积,即基于垫片有效密封宽度计算的垫片接触面积，AG=G2b，mm2； b垫片有效密封宽度（按 GB/T 150.3 或 GB/T 17186.1 确定） ，mm； 2 C螺栓中心圆直径，mm； D垫片接触面外径，mm； d螺栓公称直径，mm
7、； FE操作条件下，法兰接头除内压外附加载荷产生的当量力，FE=FZ+4MZ/G，N； FP操作条件下，法兰接头由内压引起的端部静压力，FP=0.785G2P，N； FZ操作条件下，法兰接头除内压外承受的附加轴向拉力，N； G垫片压紧力作用位置处的直径，G= D-2b，mm； hG螺栓中心圆至垫片压紧力作用位置的径向距离，hG =(C-G)/2，mm； K扭矩系数； L0.1密封等级（按 EN 13555 确定） ，对应的泄漏率为 0.1mg/sm（以垫片密封面中径的周长计） ； MA安装条件下，由螺栓安装载荷产生的法兰力矩，MA = WAhG，Nmm； MZ操作条件下，法兰接头除内压外承受的
8、附加轴向力矩，Nmm； m垫片密封参数，无因数； n法兰接头的螺栓个数； PQR操作温度下，垫片的蠕变松弛系数（按 EN13555 确定） ； P工作压力，MPa； QA安装条件下，垫片接触表面的平均压应力，QA = WA/Aa，MPa； Qmax垫片的最大压溃应力（按 EN 13555 确定） ，MPa； Qsmin(L0.1)操作条件下,泄漏率不大于 L0.1的所需垫片最小密封应力，MPa； QS操作条件下，减除内压力及附加载荷后，垫片密封表面的平均密封应力，MPa； RJ操作条件下，螺栓载荷松弛系数，即螺栓剩余载荷与螺栓安装载荷之比； SB螺栓安装应力，MPa； SBmax最大螺栓安装应
9、力，MPa； SBmin最小螺栓安装应力，MPa； SBT螺栓安装目标应力，MPa； T螺栓安装扭矩，T = KW0d /1000 ，N-m； WA安装条件下，法兰接头螺栓安装载荷总和，WA=SBAm，N； W0安装条件下，法兰接头单个螺栓安装载荷，W0 =SBAb，N。 4 4 法兰接头法兰接头螺栓螺栓安装安装载荷的确定载荷的确定 4.1 一般要求 除应符合 4.2 设计条件下的强度和刚度评估外，法兰接头还应按 4.3、4.4 的规定进行3 安装条件下的强度和刚度评估以及操作条件下的密封性能评估，并据此确定螺栓安装载荷。 4.2 设计条件下法兰接头的强度和刚度评估 4.2.1 标准管法兰接头
10、（法兰-垫片-紧固件）的承压强度评估应符合相应标准规定的压力-温度额定值及其选配规定。标准管法兰接头承受除内压外的附加力和附加力矩时，其承压强度和刚度评估应符合 GB/T 20801.3 的相应规定。 4.2.2 非标法兰接头的承压强度和刚度评估应符合 GB/T 17186.1 或 GB/T 150.3 的相应规定。 4.3 安装条件下法兰接头的强度和刚度评估及螺栓安装载荷的确定 4.3.1 螺栓 4.3.1.1 安装条件下，螺栓安装应力 SB应不超过 70%的螺栓材料屈服强度（安装温度） 。当计及由于上紧方法或工具而产生的安装载荷偏差时，实际的螺栓安装应力应不超过 90%的螺栓材料屈服强度（
11、安装温度下） 。 4.3.1.2 高强度螺栓安装目标应力 SBT为 350MPa，中强度螺栓安装目标应力 SBT为 280MPa。必要时，中强度螺栓安装目标应力可取 350MPa，但应采取措施控制安装和使用过程中螺栓不发生屈服。 4.3.2 垫片 4.3.2.1 安装条件下，螺栓安装载荷总和（WA）等于垫片接触表面（Aa）的压缩载荷。垫片接触表面的压应力（QA）应不大于垫片最大压溃应力（Qmax）,如下式所示： QA = WA/Aa Qmax （1） 4.3.2.2 非金属平垫片的最大压溃应力 Qmax应符合下列规定： a）垫片厚度1.6 mm 时，Qmax150 MP； b）垫片厚度1.63
12、.2 mm 时，Qmax100 MPa。 4.3.3 法兰 4.3.3.1 安装条件下,法兰不应产生影响密封的变形，并按 4.3.3.2、4.3.3.3、4.3.3.4 的规定进行综合评估。 4.3.3.2 安装条件下，由螺栓安装力矩 MA产生的法兰偏转应符合下列规定： a）法兰公称尺寸DN600 时，不大于 0.50.6； b）法兰公称尺寸DN600 时，不大于 0.81.0。 4.3.3.3 安装条件下，法兰偏转角的估算方法按 GB/T 17186.1-2015 第 12 章的相应规定。 4.3.3.4 法兰安装应力的评估按 WRC 538 的相应规定，见附录 B。 4.4 操作条件下法兰
13、接头的密封性能评估 4.4.1 安装条件下,螺栓安装载荷是法兰接头具备承压-密封能力的基础。随着操作温度的提高及时间的延续，螺栓安装载荷由于螺栓材料的应力松弛、垫片蠕变及法兰密封面偏转等综合作用，将导致螺栓安装载荷的松弛衰减。为此，本标准设定在螺栓及垫片的最高工作温度4 下，螺栓安装载荷的松弛系数 RJ应大于或者等于 0.7。 4.4.2 操作条件下，法兰接头承受的内压及附加载荷（FP+FE）将导致垫片密封应力进一步降低。操作条件下垫片密封应力 QS如下式所示： QS = WARJ - (FP+FE)/AG （2） 4.4.3 本标准设定泄漏率不大于L0.1的垫片密封应力QSmin(L0.1)应不小于mP， 且不小于10 MPa。 4.4.4 满足泄漏率不大于 L0.1的非金属平垫片（非石棉纤维橡胶垫片、膨体聚四氟乙烯垫片、增强石墨复合垫片） 、金属缠绕垫、具有覆盖层的齿形垫、八角
