ASME PCC－1—2010《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》的解析

關(guān)凱書，王志文，蔡仁良

(華東理工大學(xué)承壓系統(tǒng)安全科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200237)

0 引言

在化學(xué)、煉油、石化和核電裝置中，壓力容器和壓力管道大量應(yīng)用螺栓法蘭連接，航空和航天設(shè)備中也廣泛使用螺栓法蘭連接。由于螺栓法蘭連接數(shù)量龐大且工況復(fù)雜，法蘭連接系統(tǒng)的泄漏事故也不斷增多，法蘭接頭泄漏造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年都達(dá)上億元［1］。螺栓法蘭連接看似簡單，實(shí)際卻十分復(fù)雜，除墊片材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)非線性和永久變形外，還表現(xiàn)在內(nèi)壓作用下法蘭的偏轉(zhuǎn)和墊片應(yīng)力的變化［2］以及接頭的短時(shí)間松弛［3］，這些都潛伏著泄漏風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)法蘭承受復(fù)雜外載荷作用時(shí)，更容易發(fā)生泄漏［4－5］。對法蘭的安裝缺乏有效的管理是法蘭在使用過程中發(fā)生泄漏的一個(gè)最重要原因［6］，一些法蘭甚至在安裝期間就出現(xiàn)了墊片壓潰或法蘭過載變形等失效形式［1］，還有些法蘭在壓力試驗(yàn)后就發(fā)生泄漏［7］。

鑒于法蘭安裝的重要性，ASME于2000年首次發(fā)布了《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》［8］，2010年又發(fā)布了修訂版［9］。考慮到國內(nèi)缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，文中重點(diǎn)對新版指南的特點(diǎn)進(jìn)行介紹和分析。

1 PCC－1—2010法蘭安裝指南簡介

ASME于1993年成立了后建造特別任務(wù)組(Ad Hoc Task Group on Post Construction)以應(yīng)對在役設(shè)備檢查和維護(hù)的工程標(biāo)準(zhǔn)起草工作。1995年，ASME的壓力技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)部成立了后建造委員會(Post Construction Committee，PCC)，為在役的承壓設(shè)備和管道提供檢查和管理相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。2000年，PCC首次發(fā)布了ASME PCC－1《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》(以下簡稱“指南”;另，PCC－2為壓力容器和管道修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)(Repair of Pressure Equipment and Piping Standard)，PCC－3為基于風(fēng)險(xiǎn)方法的檢查計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)(Inspection Planning Using Risk－Based Methods Standard));2010年又頒布了修訂版，值得注意的是，該指南經(jīng)美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI)批準(zhǔn)作為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。

PCC－1—2010版指南的內(nèi)容包括16個(gè)正文章節(jié)和16個(gè)附錄。

1.1 正文

1范圍;2引言;3安裝人員的培訓(xùn)、資質(zhì)和發(fā)證;4法蘭和緊固件接觸表面的清理和檢查;5法蘭接頭的找正;6墊片的安裝;7工作面的潤滑;8螺栓的安裝;9使用單個(gè)工具緊固螺栓的編號;10螺栓的緊固;11使用單個(gè)工具緊固螺栓的順序;12扭矩的確定;13接頭耐壓和泄漏試驗(yàn);14記錄;15接頭的拆卸;16參考文獻(xiàn)。

1.2 附錄

A關(guān)于法蘭接頭安裝人員資質(zhì)的說明;B法蘭接頭安裝方法認(rèn)定的建議;C各種墊片推薦的接觸表面粗糙度;D墊片接觸表面允許平面度和缺陷深度指南;E法蘭接頭找正指南;F替代傳統(tǒng)的緊固順序和方式;G使用螺栓安裝服務(wù)的專業(yè)承包商;H螺栓根部和拉伸應(yīng)力面積;I螺栓緊固的交互作用;J安裝螺栓扭矩的計(jì)算;K安裝螺栓扭矩的螺母系數(shù)計(jì)算;L ASME B16.5法蘭的螺栓信息;M整體硬化的螺栓墊圈使用指南和購買技術(shù)要求;N重復(fù)使用螺栓的定義、注釋和指南;O安裝螺栓應(yīng)力的確定;P法蘭接頭泄漏故障檢查和排除的指南。

顯然，與初版相比，新版附錄功能非常強(qiáng)大，這些附錄充分體現(xiàn)了最新的技術(shù)進(jìn)展和安裝經(jīng)驗(yàn)，特別是在法蘭安裝人員的培訓(xùn)、墊片和法蘭表面質(zhì)量要求、法蘭找正要求、螺栓緊固方法都進(jìn)行了大范圍的修訂。此外，新版還新增加了幾個(gè)附錄。新版內(nèi)容比2000年版的增加了近1倍。

2 新版指南的修訂依據(jù)

2.1 吸取過去泄漏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

2010年版指南體現(xiàn)了墊片、螺栓和法蘭連接理論研究、設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)踐的最新進(jìn)展。工業(yè)裝置中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，螺栓法蘭連接出現(xiàn)的泄漏現(xiàn)象有時(shí)只要對法蘭的安裝過程做少量改進(jìn)就可避免。新版指南吸取了這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，例如第7章“工作面的潤滑”中規(guī)定:在對螺栓和螺母施加潤滑劑前，螺母應(yīng)能自由轉(zhuǎn)動;還規(guī)定了安裝前應(yīng)去除螺母表面過度的涂層;吸取了發(fā)生多起使用臨時(shí)墊片而導(dǎo)致墊片材料“吹出”擊傷安裝人員事故的教訓(xùn)。在第13章“接頭耐壓和泄漏試驗(yàn)”中規(guī)定了不要使用未經(jīng)設(shè)計(jì)的臨時(shí)墊片用作接頭的最終密封。

2.2 體現(xiàn)最新理論研究成果

在對螺栓法蘭連接堅(jiān)持不懈和不斷深入的研究基礎(chǔ)上，新版在理念和方法等方面都吸納了十年來研究的新成果。這些成果反映在新版指南的眾多附錄中，如附錄D做了大幅度的修改，初版中對法蘭表面質(zhì)量要求只是基于法蘭的一般制造標(biāo)準(zhǔn)，而新版既考慮墊片的類型，又考慮安裝的經(jīng)驗(yàn);附錄E中擴(kuò)展了實(shí)用和有效的法蘭找正的要求;增加了以下新的附錄:附錄M給出了整體硬化墊圈的使用和要求;附錄N給出了螺栓重復(fù)使用的要求;附錄O除保留原來的方法外，增加了新的確定安裝螺栓載荷的方法;附錄P增加了法蘭泄漏原因分析和建議改進(jìn)方案。

此外，新版關(guān)于螺栓緊固方法的正文中，基于廣泛的理論研究，在達(dá)到與傳統(tǒng)螺栓緊固方法有同樣完整性的要求下，給出了替代傳統(tǒng)方法的5種螺栓緊固方法，包括使用多個(gè)工具同時(shí)對螺栓進(jìn)行緊固，體現(xiàn)了提高安裝質(zhì)量、減少安裝工作和提高工作效率的思想［10］。

3 新版指南的技術(shù)特點(diǎn)

新版指南在以下更新和增加的內(nèi)容中，突顯了指南對保證螺栓法蘭連接總體性能的現(xiàn)代理念和技術(shù)特點(diǎn)。

3.1 安裝人員的培訓(xùn)、資質(zhì)和發(fā)證(附錄A)

對安裝人員缺少培訓(xùn)以及對法蘭連接缺乏標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制是法蘭接頭泄漏的主要原因［1］。為此，指南強(qiáng)調(diào)并不是任何人都可以從事法蘭安裝工作，需要取得資質(zhì)證書。事實(shí)上，任何承壓系統(tǒng)都有兩種主要的連接方式:焊接連接和法蘭連接。從表1中對兩種連接接頭質(zhì)量控制的對比可以看出，只有對焊接接頭具有完善的質(zhì)量控制要求，而對法蘭接頭沒有完整的質(zhì)量控制要求。

表1 法蘭接頭和焊接接頭質(zhì)量控制的比較

焊接接頭有完善的質(zhì)量控制措施是由于未采取這些措施之前焊接接頭發(fā)生頻繁失效和重大事故;而法蘭接頭的泄漏雖然更頻繁，但因一方面認(rèn)為泄漏不會引起災(zāi)難性事故，另一方面認(rèn)為法蘭接頭允許有少量的泄漏，只要控制在規(guī)定泄漏率的范圍內(nèi)即可。因此，對法蘭泄漏以及由此造成的損失報(bào)告就顯得缺失。其實(shí)，法蘭接頭的泄漏同樣會引起重大的燃爆、中毒和人員傷亡事故，而現(xiàn)有的技術(shù)完全可以避免這些嚴(yán)重泄漏和災(zāi)難性后果。由于缺乏嚴(yán)格的安裝規(guī)程，即使發(fā)生法蘭接頭泄漏也很難找到真正原因。

現(xiàn)代煉油、石化、發(fā)電等裝置向大型化發(fā)展，壓力容器和管道所用的法蘭數(shù)量不斷增加，而企業(yè)的迅速發(fā)展使臨時(shí)雇用人員也大量增加，而這些人員普遍缺乏基本的法蘭安裝知識。2000版指南的附錄A曾建議對法蘭安裝人員提供培訓(xùn)并獲取資質(zhì)證書，然而沒有給出具體的要求。為此，2010版附錄A要求對安裝人員進(jìn)行統(tǒng)一的培訓(xùn)和資質(zhì)認(rèn)定，規(guī)定了包括理論知識和實(shí)踐訓(xùn)練的培訓(xùn)內(nèi)容以及評定程序，并要求有專職機(jī)構(gòu)承擔(dān)發(fā)證工作。安裝人員資質(zhì)分為3個(gè)等級:安裝工程師、高級工程師和培訓(xùn)教員。取證時(shí)要求對法蘭安裝人員進(jìn)行理論考試和操作考試，操作考試要求每個(gè)人至少安裝2個(gè)法蘭接頭。由于現(xiàn)場操作是個(gè)人獲得安裝知識的重要來源，因此附錄也提出安裝人員應(yīng)具有一定的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，要求有6個(gè)月的工作經(jīng)驗(yàn)才可獲得安裝工程師的資格。資質(zhì)證書的有效期為3年。

由此可見，如果附錄A得到執(zhí)行和推廣，法蘭安裝人員將有望像焊接人員一樣通過培訓(xùn)和取證提高業(yè)務(wù)資質(zhì)，并使螺栓法蘭接頭的完整性和密封性達(dá)到新的高度。

3.2 墊片接觸表面的允許平面度和允許缺陷深度(附錄D)

附錄D對2000版進(jìn)行了大范圍的改寫［11］。2000版對法蘭與密封墊片接觸表面(以下稱簡“密封面”)的質(zhì)量要求只考慮了密封面加工的質(zhì)量要求，而沒有考慮墊片對密封面的質(zhì)量要求。2010版的附錄D中提出了密封墊片可分為“軟墊片”和“硬墊片”兩大類型的概念(軟墊片和硬墊片是按墊片在最終安裝螺栓載荷作用下產(chǎn)生的壓縮量的大小來區(qū)分)。軟墊片的安裝壓縮量在1 mm以上，硬墊片的則要比它小得多。這也意味著，硬墊片對法蘭密封面平面度偏差的敏感性比軟墊片的大。因此，不同類型的墊片對法蘭密封面的平面度有不同的要求。表2列出了軟墊片和硬墊片所需要的密封面平面度的允差。

表2 法蘭密封面平面度的允差 mm

同理，軟墊片和硬墊片對法蘭密封面上的局部缺陷(點(diǎn)、坑、溝槽、凹痕、劃傷、腐蝕等)的允許范圍也不同。表3列出了法蘭密封面上允許的局部缺陷的深度和寬度(徑向投影長度)的要求(表中符號的定義見圖1)。

表3 法蘭密封面上允許缺陷深度和寬度(徑向投影長度)mm

圖1 法蘭密封面缺陷深度與寬度(徑向投影長度)rd的定義

3.3 螺栓的緊固順序和方式(附錄F)

2010版附錄F除保留了2000版中的傳統(tǒng)螺栓緊固方法外，還給出了5種緊固螺栓的替代方案，包括3種單個(gè)工具緊固的方案和2種多個(gè)工具同時(shí)緊固的方案。圖2示出了24個(gè)螺栓的傳統(tǒng)緊固方法。新的替代方法不是基于先進(jìn)的安裝設(shè)備和技術(shù)，而是體現(xiàn)了多年來螺栓緊固方法的研究成果，這些方法減少了螺栓緊固的復(fù)雜性，以更快的速度達(dá)到安裝螺栓載荷，既提高了緊固螺栓的效率，又使墊片受力更趨均勻。在某些場合下，替代方法具有更好的緊固效果。但對于具體施工來說，要慎重選用這些替代方法。要對選擇的替代方法進(jìn)行評估，對所安裝的法蘭連接系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)分析，考察替代方法是否更適合所安裝的法蘭連接系統(tǒng)。同時(shí)，選擇替代方法時(shí)，應(yīng)考慮以下可能產(chǎn)生的問題:墊片局部過載、不均勻緊固導(dǎo)致法蘭變形、墊片受力不均、安裝過程中墊片過分加載和卸載、安裝后法蘭面不平行。

圖2 傳統(tǒng)螺栓緊固方法

新版同時(shí)指出，傳統(tǒng)的星形緊固方式仍是標(biāo)準(zhǔn)的“最優(yōu)”方法，這種方法已成功地應(yīng)用于各種型式墊片的法蘭連接中，并在各個(gè)工業(yè)應(yīng)用中顯示出對防止墊片損壞和減少泄漏事故的重要作用。新的替代方法中，除分單個(gè)工具或多個(gè)工具緊固外，基于緊固載荷步驟和螺栓緊固方式，實(shí)際分為兩大類型:對傳統(tǒng)緊固方法的改進(jìn)和所謂“四螺栓”緊固方法。下文中示出了單個(gè)工具安裝24個(gè)螺栓的3種替代方法。

3.3.1 傳統(tǒng)螺栓緊固方法的改進(jìn)(PCC－1替代方案1和2)

這兩個(gè)方案都是對傳統(tǒng)方法的改進(jìn)，其中替代方案1的螺栓緊固方式依然采用傳統(tǒng)星形方式(緊固順序見圖2)，但先在20% ～30%的安裝螺栓力矩下緊固4個(gè)螺栓，然后升到下一50% ～70%的安裝螺栓力矩水平緊固下一組4個(gè)螺栓，最后用100%的安裝螺栓力矩緊固所有螺栓。所以，方案1的螺栓載荷增加較快，減少了緊固次數(shù)和工作量。這一方法在某些場合已經(jīng)成功地應(yīng)用于所有型式的墊片和法蘭連接中。

(1)替代方案1

緊固步驟如下:

1)步驟1a——20% ～30%的安裝螺栓力矩，1，13，7，19;

2)步驟1b——50% ～70%的安裝螺栓力矩，4，16，10，22;

3)步驟 1c——100%的安裝螺栓力矩，2，14，8，20—5，17，11，23—3，15，9，21—6，18，12，24;

4)步驟2(如需要步驟2)——100%的安裝螺栓力矩，1，13，7，19—4，16，10，22—2，14，8，20—5，17，11，23—3，15，9，21 —6，18，12，24;

5)步驟3——100%的安裝螺栓力矩，按環(huán)繞圓周方式，即:1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24—1，2，3 等依次緊固螺栓，直到螺母不松動為止。

(2)替代方案2

替代方案2的緊固步驟類似方案1，只是緊固方式不同于傳統(tǒng)星形方式，而是按螺栓順序號以交叉方式(見圖3)，這樣不需要裝配者在法蘭上對螺栓進(jìn)行編號。

圖3 傳統(tǒng)螺栓緊固方法的改進(jìn)(替代方案2)

3.3.2 四螺栓緊固方法(PCC－1替代方案3)

這種方式實(shí)際上是在最后用100%安裝螺栓力矩，按環(huán)繞圓周方式依次緊固螺栓之前，先分3步依次緊固4個(gè)螺栓，如圖4所示。這種方式更加簡單，既不需要裝配者在法蘭上對螺栓進(jìn)行編號，又通過減少從法蘭一邊跑到另一邊的走動，達(dá)到減少工作量的目的。這種方法已用于部分煉油廠硬墊片的法蘭接頭中。

圖4 四螺栓緊固方法(替代方案3)

3.3.3 多螺栓同步緊固方法(替換方法4和5)

采用多個(gè)緊固工具的多螺栓同步緊固方法可以減少對墊片的損傷。多個(gè)螺栓同步緊固方法與單工具交叉緊固方法相比更簡單，且有更好的緊固效果。這種方法在某些場合已經(jīng)成功地應(yīng)用于所有型式的墊片和法蘭連接，通常用于煉油和石油化工部門。

3.3.4 替代方法評述

傳統(tǒng)螺栓緊固方法中要求隔4 h后再緊固一次，而5種替代方法中均取消了這一步驟。對大多數(shù)型式的墊片來說，法蘭接頭在開車后運(yùn)行初期，墊片才發(fā)生松弛，安裝4 h后再緊固收效不大。替代方法中都規(guī)定最后連續(xù)緊固直到螺母不再松動為止。

螺栓的緊固次數(shù)與所使用的墊片也有關(guān)，對于壓縮量大的軟墊片需要更多的緊固次數(shù)。有些墊片最后按繞圓周方式緊固的次數(shù)可能達(dá)到10遍以上(直到螺母不再松動為止)，因?yàn)槊恳槐榫o固，螺母都有少許的松動。

3.4 整體硬化螺栓墊圈的使用和采購技術(shù)要求(附錄M)

附錄M是2010版的新增內(nèi)容。在ASME《鍋爐和壓力容器規(guī)范》、ASME“B31.1動力管道”和“B31.3化工管道”中不強(qiáng)制規(guī)定螺栓必須使用墊圈。ASME PCC－1雖規(guī)定墊圈可以任選，然而PCC－1也說明，使用整體硬化的墊圈為螺母提供了光滑和低摩擦的承載表面，提高了力矩扳手的緊固效率，也減輕了對法蘭和螺母承載表面的損傷。但有些墊圈只是對表面進(jìn)行硬化處理，較軟的心部會產(chǎn)生塑性變形導(dǎo)致墊圈瓢曲和減?。?2］，而使螺栓緊固載荷損失，因此不推薦使用這種墊圈。

附錄M列出了供不同工作溫度使用的4類墊圈材料 (見表4)，墊圈的硬度在38～45 HRC之間。在較低的溫度下可以選用碳鋼墊圈，稍高溫度下選用低合金鋼(UNS G41300或G41400)。對更高工作溫度下的墊圈，理想的材料是奧氏體不銹鋼，但奧氏體不銹鋼的硬度較低，為此選用馬氏體不銹鋼(UNS S4100)。因馬氏體不銹鋼的耐腐蝕性能比奧氏體不銹鋼低，故附錄中又增加了沉淀硬化不銹鋼(S17400)，該材料有很高的抗腐蝕性能，但不能達(dá)到馬氏體鋼的硬度，為此規(guī)定該材料的硬度在33～42 HRC之間。

表4 墊圈材料和使用溫度

3.5 安裝螺栓載荷的確定(附錄O)

附錄O是2010版的新增內(nèi)容，2000版沒有提供確定安裝螺栓載荷的方法。新版在考慮法蘭連接總體性能的前提下，提出了確定安裝螺栓載荷的兩種方法:(1)簡易的方法。這種方法便于應(yīng)用，但法蘭連接的個(gè)別元件可能發(fā)生損壞;(2)較復(fù)雜的、基于連接各元件的完整性方法。

對于第一種方法，先要基于最小泄漏率要求，確定安裝墊片應(yīng)力(從墊片制造商處獲得)，于是安裝螺栓載荷由下式確定:

式中 Sbsel——安裝螺栓應(yīng)力，MPa

SgT——安裝墊片應(yīng)力，MPa

Ag——墊片接觸面積，mm2

Ab——螺紋根徑截面積，mm2

nb——螺栓個(gè)數(shù)

第二種方法是在第一種方法基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮了法蘭接頭中各個(gè)元件的極限承載能力、保證密封需要的墊片應(yīng)力、所有操作載荷和墊片松弛等情況。附錄O基于ASME規(guī)范中法蘭的彈性分析和近幾年的彈塑性有限元分析對法蘭強(qiáng)度和剛度的計(jì)算結(jié)果，列舉了ASTM SA105和SA－182 F304鋼制的ASME B16.5和 B16.47系列 A的標(biāo)準(zhǔn)法蘭的安裝螺栓應(yīng)力。這些安裝螺栓應(yīng)力是通過限制法蘭應(yīng)力和法蘭環(huán)偏轉(zhuǎn)角確定的。過高的安裝螺栓應(yīng)力導(dǎo)致法蘭承受嚴(yán)重的塑性變形(GPD)，以至法蘭環(huán)產(chǎn)生永久偏轉(zhuǎn)變形，此變形造成墊片局部應(yīng)力的增大，最終因墊片壓潰，使接頭發(fā)生泄漏。但是，如果一味對法蘭強(qiáng)度采取過分保守的限制，將不利于提高安裝螺栓載荷，而導(dǎo)致法蘭接頭總體性能的降低。當(dāng)安裝螺栓載荷超過計(jì)算螺栓載荷的5% ～10%，不會導(dǎo)致法蘭發(fā)生大的事故，況且少量的法蘭永久偏轉(zhuǎn)變形，也不會影響法蘭接頭的總體性能。事實(shí)上，螺栓緊固過程會受法蘭彈性變形的顯著影響，緊固后螺栓的載荷最大會降低到原來的95%［14］，因此需要適當(dāng)提高安裝螺栓載荷。附錄O給出了安裝螺栓應(yīng)力的上限和下限。限制螺栓安裝的最高應(yīng)力是為避免螺栓或法蘭以及墊片發(fā)生損壞。最高安裝螺栓應(yīng)力一般控制在螺栓室溫屈服強(qiáng)度的40%～70%;而限制螺栓安裝的最低應(yīng)力是為了避免因安裝螺栓載荷計(jì)算的不精確而導(dǎo)致安裝螺栓應(yīng)力過低，從而降低法蘭接頭的密封性。安裝螺栓應(yīng)力的下限一般控制在螺栓室溫屈服強(qiáng)度的20% ～30%。

附錄O還給出了按此法確定安裝螺栓載荷的8個(gè)步驟和算例，以及構(gòu)建的一部分ASME B16.5帶頸法蘭(法蘭材料ASTM SA10，螺栓材料SA193－B7和帶內(nèi)環(huán)的纏繞式墊片)的安裝螺栓力矩表。

第二種方法充分考慮了保證法蘭結(jié)構(gòu)的完整性和控制法蘭接頭密封性兩方面的要求，但計(jì)算安裝螺栓載荷之前，需要從工業(yè)試驗(yàn)或制造廠商處獲得以上計(jì)算所需的完整信息。

3.6 法蘭接頭泄漏故障檢查和排除的指南(附錄P)

附錄P也是新版新增內(nèi)容，旨在幫助使用者了解法蘭接頭泄漏的原因，做出正確的判斷和選擇，加深對法蘭接頭總體性能的認(rèn)識［13］。

附錄P包含三部分內(nèi)容:調(diào)查和診斷指南;法蘭設(shè)計(jì)和實(shí)際操作的檢查項(xiàng)目;與服役時(shí)間相關(guān)的泄漏診斷以及解決措施的表格。

調(diào)查和診斷指南部分列出了調(diào)查內(nèi)容，而調(diào)查準(zhǔn)確性取決于安裝記錄的完整性、操作和維護(hù)的了解程度，如指南第14章給出了14項(xiàng)法蘭安裝記錄信息，這些信息對判斷法蘭的接頭的泄漏非常重要;而第二部分內(nèi)容包括了考慮載荷(如外載荷、溫度變化導(dǎo)致的溫差應(yīng)力等)、螺栓材料、螺栓間距和法蘭接頭型式等檢查項(xiàng)目。最后，給出了一系列在各種工況下的泄漏原因及應(yīng)采取的措施。

4 結(jié)語

螺栓法蘭連接是壓力容器和管道的重要組成部件，高質(zhì)量的螺栓法蘭連接對保障壓力容器和壓力管道的安全運(yùn)行具有重要的影響，每年一次的美國ASME學(xué)術(shù)會議都有不少與螺栓法蘭連接相關(guān)的論文進(jìn)行交流。這些論文反映了國外眾多研究機(jī)構(gòu)長期以來所做的研究工作，諳熟了保證法蘭接頭的強(qiáng)度和密封的技術(shù)關(guān)鍵。這些研究成果也陸續(xù)進(jìn)入到設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，也反映到建造后的安裝檢驗(yàn)與維修規(guī)范中，體現(xiàn)了法蘭接頭結(jié)構(gòu)完整性和連接密封性保障技術(shù)的重大進(jìn)步。ASME制訂的PCC－1即是一例，日本和歐盟已經(jīng)或正在制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)在螺栓法蘭連接方面的研究與國外尚有較大差距，特別是在螺栓法蘭安裝方面應(yīng)引起院校、企業(yè)和工程界的重視和研究，并也應(yīng)制訂出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

［1］Warren Brown.Background on the New ASME PCC －1—2010 Appendix A “Training，Qualification and Certification of Joint Assembly Personnel”［A］.Proceedings of ASME of Pressure Vessels and Piping Division［C］.Bellevue，Washington，2010，PVP2010 －25769.

［2］Murali Krishna M，Shunmugam M S，Siva Prasad N.A Study on the Sealing Performance of Bolted Flange Joints with Gaskets Using Finite Element Analysis［J］.International Journal of Pressure Vessels and Piping，2007，84:349 －357.

［3］ABID M，NASH D H，Pakistan.Joint Relaxation Behavior of Gasketed Bolted Flanged Pipe Joint during Assembly［A］.Proceedings of the 2nd WSEAS Int.Conference on Applied and Theoretical Mechanics［C］.Venice，Italy，2006，20 －22:319 －326.

［4］Allen C Smith.Evaluation of Torque vs.Closure Bolt Preload for a Typical Containment Vessel under Service Conditions［A］.Proceedings of ASME of Pressure Vessels and Piping Division［C］.Bellevue，Washington，2010，PVP2010 －25135.

［5］Abid M.“Determination of Gasketed and Non Gasketed Flanged Pipe Joint's Capacity Subjected to Combined Loading:An Experimental Approach［J］.International Journal of Mechanics and Materials in Design，2005:35－47.

［6］Payne JR.PVRC Flanged Joint User Survey［Z］.WRC Bulletin No.3064.

［7］Akli Nechache，Abdel－ Hakim Bouzid.Creep Analysis of Bolted Flange Joints［J］.International Journal of Pressure Vessels and Piping，2007，84(3):185 －190.

［8］ASME PCC －1—2000，Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly［S］.

［9］ASME PCC －1—2010，Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly［S］.

［10］Clyde Neely，Clay Rodery.What's New in the PCC－1—2011 Update“Guidelines for Pressure Boundary Bolted Joint Assembly”［A］.Proceedings of ASME of Pressure Vessels and Piping Division［C］.Bellevue，Washington，PVP 2010 －25738.

［11］Warren Brown.Background on the New ASME PCC－1—2010 Appendices D ＆ O“Guidelines for Allowable Gasket Contact Flatness and Defect Depth”＆Assembly Bolted Load Selection”［A］.Proceedings of ASME of Pressure Vessels and Piping Division［C］.Bellevue，Washington，PVP2010 －25766.

［12］Joseph Barron.Background on the New ASME PCC－1—2010 Allendix M:“Washer Usage Guidance and Purchase Specification for Though－h(huán)ardened Washers”［A］.Proceedings of ASME of Pressure Vessels and Piping Division［C］.Bellevue，Washington，PVP 2010－25774.

［13］James R Payne，Clyde C Neely，Edward W Hayman.Background on the New ASME PCC－1—2010 Appendix P“Guidance on Troubleshooting Flanged Joint Leakage Incidents”［A］.Proceedings of ASME of Pressure Vessels and Piping Division［C］.Bellevue，Washington，PVP 2010 －25784.

［14］Finn Kirkemo.Design of Compact Flange Joints［A］.Proceedings of ASME of Pressure Vessels and Piping Division［C］.Vancover，British Colombia，Canada，2002，PVP 2002－1087.