国家标准计划《管法兰用垫片系数和比压力试验方法》由 TC237(全国管路附件标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国机械工业联合会。
主要起草单位 江苏省特种设备安全监督检验研究院 、浙江国泰萧星密封材料股份有限公司 、中机生产力促进中心有限公司 、华东理工大学 、宁波天生密封件有限公司 、宁波易天地信远密封技术有限公司 、广州市东山南方密封件有限公司 、慈溪市恒立密封材料有限公司 、宁波艾拓密封技术有限公司 、大庆隆锋机械设备制造有限公司等 。
| 23 流体系统和通用件 |
| 23.040 管道部件和管道 |
| 23.040.60 法兰、管接头和连接件 |
目前,应用最为广泛的螺栓法兰连接系统的设计方法是Waters法,美国的ASME压力容器规范和我国的GB150标准均采用该法,该法在进行螺栓法兰连接系统的设计时需要以垫片系数m和比压力y作为起点。
然而,作为设计基础的m、y值却存在诸多问题。
首先,现在被广泛使用的m、y值是经验值,未被实验证明。
由于垫片性能与许多因素相关,且它们之间可能存在极为复杂的函数关系,因此垫片m、y值的获得至今没有统一的试验依据。
其次,规范标准推荐的m、y值适合水等液态流体介质,不一定适合氮、氦等气态流体。
再次,对于同一材料和型式的垫片,由于内压、预紧载荷和泄漏率的不同,m值不是唯一的。
最后,对于不断出现的新型垫片材料,没有提供确定m、y值的合理测试方法。
另外,随着人们对密封性能的要求越来越高,单纯的以强度为准则的设计方法也不能满足人们对于可靠性的要求,泄漏率也需要作为一项设计准则被考虑到螺栓法兰连接系统的设计中。
然后,遗憾的是,被广泛应用的Waters法就是单纯以强度为准则的设计方法。
虽然近年来欧美和日本也提出了新的螺栓法兰设计方法,但Waters方法的地位短期内无法改变,特别是对于国内而言,国外提出的新的设计方法过于复杂且缺乏工程应用实践,国内还是广泛采用Waters方法进行螺栓法兰连接设计。
因此,在不改变设计方法的情况下,如何解决垫片系数m和比压力y存在的诸多问题已成为重要而紧迫的研究课题。
考虑到垫片m、y值的广泛应用,在不推翻其定义的基础上,研究泄漏率与m、y值的关系,并给予相应测试方法,成为解决问题的关键。
美国ASTM F3149-21《Standard Practice for Determining the Maintenance Factor (m) and Yield Factor (y) Loading Constants Applicable to Gasket Materials and Designs 》提供了一种基于泄漏率的m、y值测试方法,且已取得部分成功应用,国内尚无类似的国家或行业标准。
因此,考虑到垫片设计准则的发展趋势和实际工程应用,制定相应的国内m、y值测试方法标准是必要的、紧迫的。
本标准的制定,将为法兰连接接头设计中垫片系数(m)和比压力(y)两个关键参数的测试提供了规范依据,解决了这两个关键参数长期采用经验值而缺乏相关测试标准的问题,为提高我国法兰连接接头设计水平和安全性能提供了技术支撑和保障。
本标准将适用范围界定为目前在石化行业广泛使用的非石棉纤维橡胶垫片、橡胶垫片、聚四氟乙烯垫片、膨胀或改性聚四氟乙烯垫片、柔性石墨复合增强垫片、缠绕式垫片、金属包覆垫片、聚四氟乙烯包覆垫片、具有非金属覆盖层的齿形、波形和波齿形金属垫片等几大类型垫片。其他类型的垫片也可参考本标准方法执行。 本标准规定了垫片系数(m)和比压力(y)的术语定义、试样要求、试验设备、试验条件、试验程序、报告等内容。