新的法兰螺栓载荷设计方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.coml中一，7，潦兰．埒．，／一赋赋雾新的法兰螺栓载荷设计方法麓慈葫《鬻；；鬻冀黧i鬻黧》》冀黧：磐、，／华东理工大学化机所良周慧君上海东方管道工程高新技术公司型垩重嬲新唑糊％·参z压力下连接处的泄漏率不超过设计规定的泄漏引言标准。显然这种设计有两个基本特征，一是规我国有关法兰设计的螺栓载荷计算”完全定设计泄漏率或允许紧密度，即相对一定介质，沿用美国机械工程学会(ASME)锅炉及压力单位时间内单位密封周边长度上允许介质的体容器规范第八卷中的法兰设计方法]，其以

2、积或质量泄漏率{二是法兰结合面泄漏量一密封Waters的研究成果为基础，在国际上有重大影介质压力一垫片压紧应力(或螺栓载荷)三者存响]。该方法中用于计算螺栓载荷的垫片设计在确定的关系。因此这种密封设计特点之一是系数中许多数据都是经验数据]，此外这些传设计者规定所设计的密封连接的允许紧密度，统的设计数据又不能直接扩展到新产品或新材允许紧密度的确定取决于密封件的工作条件，料，对后者需要通过试验确定，因此改进法兰设包括操作温度、压力大小及波动情况，介质种计方法主要困扰在于如何得到能科学地反映垫类，工作寿命等，

3、另外要考虑的因素有流体允片密封性能的设计参数，真正把密封作为法兰许流失量连接系统性能，介质腐蚀性及污染连接的设计准则。七十年代以来，美、英、法、德环境可能带来的危害性等。显然希望规定泄漏等国家，包括我国在内，都关注这一领域的研量为零，然而应当承认达到绝对密封是不可能究，尤其美国压力容器研究委员会(PVRC)螺的，若规定太低，就会使结梅过分复杂，而且栓法兰连接委员会进行了大量的研究，已取得受到各种测量泄漏方法灵敏度的限制，所以一批重要的成果】l。现在制订ASME规范新PYPC规定以(1／50O)mg／s／

4、mm的泄漏率作的垫片常数方面，正与ASME的一个特别工作为可接受的紧密度，这一数量代表允许一个小组(SWG)合作完成从几百个PVRC的垫片10NPS的法兰结合面泄漏35升／天的氨气。试验数据中整理垫片常数，进而将用一个新的于是以此为“标准划分五个级别的紧密度，每非规定性附录与目前ASMEⅦ一1规范的附录一等级相差两个数量级，祥见表l。平行存在并最终代替它”】。谈附录将包括新的表l法兰设计用垫片紧密度分级【Bl垫片常数表，且螺栓载荷的计算公式也将作相紧密度等级设计质置泄漏率设计常数G应改变。本文简要介绍这

5、一新的方法，并与现(mg／~／mm)行设计方法作分析比较。TI(餐济)2×】0-i0。1T22×基于紧密度的新的螺栓载荷计算方法T8(紧密)2×10—101基本原理T42×10一100新方法的基本出发点是规定了连接设计基T5(严密)2X1o-1000于泄孺准则，即在设计螺栓预紧载荷下，法兰密封面与垫片之间建立的压紧应力将保证操作这种密封设计方法的特点之二是新方法规一14一维普资讯http://www.cqvip.com定的垫片常数以大量试验数据利科学归纳为基显然联系了泄漏率(￡)与内压(P)，其物础，这

6、与完全依赖经验的传统垫片系数(、)理意义为从一个连接的150ram外径垫片漏出有本质区别，因此这样的垫片常数既为试验证lmg／s氦气所需的介质压力，越大则连接越实，就比较符台实际，且只要按相应制订的紧密，因此图t1)实质上确定了S_一P一r之ASTM标准垫片性能试验方法也能推广到新间的关系，从图上可得到三个常数：G代表了型垫片，得到新的垫片常数。新的垫片常数包加载直线在纵坐标上的截距，0是该直线的斜括三个常数，即G，口⋯G几种型式和材料的率，是一族卸载一再加载直线在纵坐标上的垫片基于室温的垫片常数见表2

7、。这些新的垫截距。片常数出自将泄漏试验数据按垫片应力(S)与P‘rI^紧密性参数(了1)在lg—lg坐标纸上标绘得到，如图(1)所示。图(1)中加载过程(Part-A)的’——y高垫片应力区数据点可用一直线表示，卸载一再加载循环部分(Part-B)的各数据点趋向收0一b敛于T=1．0的纵坐标上一点，这里芒义为：-T：(PD／P)EL*／L](1)P二srIT式中：PD——设计压力，MPa}∥如啬性一一P——大气压力，0．1013MPa；——参比质量泄漏率，RIm龃g{f／翻s；，——15Omm外径垫片的

8、质量泄漏率，mg／s。图l基于垫片应力与密封性参数的垫片常数表2新的垫片常数【I【叮厚度PVRC常数垫片形式(材料ram)G(MPa)(MPa)非盘属平垫1．6石棉17．210．150．8073．2石棉2．760．380．1080．8玻璃纤维1．970．450．807]．6玻璃纤维7．030．310．8071．6不绣锕薄板增强柔性石墨5．630．380．455×10金属缠绕垫4．8不绣锕一石棉23．40．∞0．0484．8不绣钶一柔挂石墨1