标准编号:	GB/T 38343-2019
中文名称:	法兰接头安装技术规定
英文名称:	Technical specification for flange joints installation
中标分类:	J74    压力容器
行业分类:	GB    国家标准
ICS分类:	23.040 23.040    管道部件和管道 23.040
发布机构:	中华人民共和国国家市场监督管理总局 中国国家标准化管理委员会
发布日期:	2019-12-10
实施日期:	2020-7-1
标准状态:	valid
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	37000 字
翻译价格(元):	2480.0
交付时间:	付款后 1 个工作日

Foreword This standard is developed in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009. This standard was proposed by and is under the jurisdiction of the National Technical Committee on Boilers and Pressure Vessels of Standardization Administration of China (SAC/TC 262). Technical specification for flange joints installation 1 Scope This standard specifies the method for determining the bolt mounting load of circular bolted flange joints with gaskets, as well as the additional requirements for the selection of flange joints (flanges, gaskets and fasteners), and their technical requirements for installation preparation, assembling, bolt tightening, inspection, recording and marking, etc. This standard is applicable to the flange joints of the following "pressure equipment" with leakage control requirements: a) that specified in TSG D0001 and other relevant technical specifications and regulations for safety; b) that specified in GB/T 20801 and other corresponding product standards or engineering specifications; c) that required by user or design. Note: For the purposes of this standard, the "pressure equipment" includes boilers, pressure vessels (including fixed pressure vessels, mobile pressure vessels and gas cylinders), pressure piping, pumps, valves, etc. 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. GB/T 150.3 Pressure vessels - Part 3: Design GB/T 17186.1-2015 Calculation methods for the pipe flange joints - Part 1: Calculation method satisfies both strength and rigidity requirements GB/T 20801.2 Pressure piping code - Industrial piping - Part 2: Materials GB/T 20801.3 Pressure piping code - Industrial piping - Part 3: Design and calculation GB/T 20801.4 Pressure piping code - Industrial piping - Part 4: Fabrication and assembly GB/T 20801.5 Pressure piping code - Industrial piping - Part 5: Inspection and testing HG/T 20592~20635 Steel pipe flanges, gaskets and bolting EN 13555 Flanges and their joints - Gasket parameters and test procedures relevant to the design rules for gasketed circular flange connections 3 Symbols For the purposes of this document, the following symbols apply. Aa——the gasket contact area, that is, the direct contact area between gasket and flange sealing face (for the octagonal gasket, it is calculated according to the projected area of the gasket), mm2; Ab——the sectional area of bolt at the root diameter of thread or at the minimum diameter of unthreaded part, whichever is smaller, mm2; Am——the total sectional area of flange joint bolts, Am=nAb, mm2; AG——the gasket sealing area, that is, gasket contact area calculated based on effective sealing width of the gasket, AG=2πGb, mm2; b——the effective sealing width of gasket (determined according to GB/T 150.3 or GB/T 17186.1), mm; C——the diameter of bolt circle, mm; D——the outer diameter of gasket contact surface, mm; d——the nominal diameter of bolts, mm; FE——the equivalent force generated by additional load of flange joint except internal pressure under operating conditions, FE=FZ+(4MZ/G), N; FP——the static pressure at the end of flange joint caused by internal pressure under operating conditions, FP=0.785G2P, N; FZ——the additional axial tension force (equivalent force generated by applied axial force and applied bending moment, determined according to GB/T 20801.3) applied to the flange joint except internal pressure under operating conditions, N; G——the diameter where the gasket pressing force acts, G=D-2b, mm; hG——the radial distance from the bolt circle to the position where the gasket pressing force acts, hG=(C-G)/2, mm; K——the torque coefficient; L0.1——the sealing class (determined according to EN 13555), with a corresponding leakage rate of 0.1 mg/(s•m) (calculated based on the perimeter of the middle diameter of the gasket sealing face); MA——the flange moment caused by bolt mounting load under installation conditions, MA=WAhG, N•mm; MZ——the additional axial torque of flange joint except internal pressure under operating conditions, N•mm; ——the gasket sealing parameters, dimensionless; n——the number of bolts for flange joints; PQR——the creep relaxation coefficient of gasket at operating temperature (determined according to EN 13555); P——the operating pressure, MPa; QA——the average compressive stress of gasket contact surface under installation conditions, QA=WA/Aa, MPa; Qmax——the maximum crushing stress of gasket (determined according to EN 13555), MPa; ——the minimum sealing stress of gasket required when the leakage rate is not greater than L0.1 under operating conditions, MPa; Qs——the average sealing stress on the gasket mating face, with the internal pressure and additional load deducted, under operating conditions, MPa; RJ——the bolt load relaxation coefficient under operating conditions, that is, the ratio of residual bolt load to bolt mounting load; SB——the bolt mounting stress, MPa; SBmax——the maximum bolt mounting stress, MPa; SBmin——the minimum bolt mounting stress, MPa; SBT——the bolt mounting target stress, MPa; T——the bolt mounting torque, T=KW0d/1000, N•m; WA——the total bolt mounting loads of flange joints under installation conditions, WA=SBAm, N; W0——the single bolt mounting load of flange joints under installation conditions, W0=SBAb, N. 4 Determination for bolt mounting loads of flange joints 4.1 General requirements Flange joints shall be subjected to strength and stiffness evaluation under design and installation conditions according to 4.2 and 4.3 respectively, and sealing performance evaluation under operating conditions according to 4.4; bolt mounting loads shall be determined accordingly. 4.2 Strength and stiffness evaluation of flange joints under design conditions 4.2.1 The compressive strength evaluation for standard pipe flanges and equipment flange joints (flanges-gaskets-fasteners) shall meet the pressure-temperature ratings specified in the corresponding standards and their selection requirements. When standard pipe flange joints are subjected to external axial force and external bending moment, the compressive strength and stiffness shall be evaluated according to the corresponding requirements of GB/T 20801.3. 4.2.2 The compressive strength and stiffness of non-standard flange joints shall be evaluated according to the corresponding requirements of GB/T 17186.1 or GB/T 150.3. 4.3 Strength and stiffness evaluation of flange joints under installation conditions 4.3.1 Bolts 4.3.1.1 Under installation conditions, bolt mounting stress, SB, shall not exceed 70% of the yield strength of bolt material (at mounting temperature). The actual bolt mounting stress (including mounting load deviation) shall not exceed 90% of the yield strength of bolt material (at mounting temperature). 4.3.1.2 The high-strength bolt mounting target stress, SBT, is 350 Mpa; the medium-strength bolt mounting target stress, SBT, is 280 Mpa. The medium-strength bolt mounting target stress may be 350 Mpa where necessary, but measures shall be taken to control the bolts from yielding during mounting and use. 4.3.2 Gasket 4.3.2.1 Under installation conditions, the total bolt mounting loads (WA) is equal to the compressive load on the gasket contact surface (Aa). The compressive stress of gasket contact surface (QA) shall not be greater than the maximum crushing stress of gasket (Qmax), as shown in Equation (1):

Foreword i 1 Scope 2 Normative references 3 Symbols 4 Determination for bolt mounting loads of flange joints 5 Additional requirements for selection of flanges, gaskets and fasteners 6 Installation 7 Inspection, test and marking 8 Records Annex A (Informative) Calculation of flange mounting stress Annex B (Informative) Maximum bolt mounting load of standard pipe flange joints Annex C (Informative) Recommended surface roughness of flange sealing face Annex D (Informative) Examples of flange joints installation inspection record Annex E (Informative) Calculation of bolt mounting torque by friction coefficient Bibliography

ICS 23.040 J 74 GB 中华人民共和国国家标准 GB/T 38343—2019 法兰接头安装技术规定 Technical specification for flange joints installation 2019-12-10发布 2020-07-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布 前言 本标准按照GB/T 1.1—2009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(SAC/TC 262)提出并归口。 法兰接头安装技术规定 1 范围 本标准规定了采用螺栓连接的带垫片圆形法兰接头的螺栓安装载荷的确定方法，以及法兰接头(法兰、垫片和紧固件)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。 本标准适用于下列具有泄漏控制要求的“承压设备”法兰接头： a)TSG D0001等相应安全技术规范和法规规定的； b)GB/T 20801等相应产品标准或工程规范规定的； c)用户或设计要求的。 注：本标准所指“承压设备”包括锅炉、压力容器(含固定式压力容器、移动式压力容器和气瓶)、压力管道、机泵、阀门等。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 150.3 压力容器 第3部分：设计 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 20801.2 压力管道规范 工业管道 第2部分：材料 GB/T 20801.3 压力管道规范 工业管道 第3部分：设计和计算 GB/T 20801.4 压力管道规范 工业管道 第4部分：制作与安装 GB/T 20801.5 压力管道规范 工业管道 第5部分：检验与试验 HG/T 20592～20635 钢制管法兰、垫片、紧固件 EN 13555 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(Flanges and their joints—Gasket parameters and test procedures relevant to the design rules for gasketed circular flange connections) 3 符号 下列符号适用于本文件。 Aa——垫片接触面积，即垫片与法兰密封面发生直接接触的面积(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＝2πGb，mm2； b——垫片有效密封宽度(按GB/T 150.3或GB/T 17186.1确定)，mm； 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； 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(由外加轴向力与外加弯矩产生的当量力，按GB/T 20801.3确定)，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/(s·m)(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，N·mm； MZ——操作条件下，法兰接头除内压外承受的附加轴向力矩，N·mm； ——垫片密封参数，无因次； 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EN 13555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； ——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 法兰接头螺栓安装载荷的确定 4.1 一般规定 法兰接头应分别按4.2和4.3进行设计条件下和安装条件下的强度和刚度评估，以及按4.4进行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 标准管法兰和设备法兰接头(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外加轴向力和外加弯矩时，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 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(安装温度下)。实际的螺栓安装应力(包括安装载荷偏差)应不超过90％的螺栓材料屈服强度(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)，见式(1)： 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≤1.6mm时，Qmax≥150MPa； b)垫片厚度＞1.6mm～3.2mm时，Qmax≥100MPa。 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≤DN 600时，不大于0.6°； b)法兰公称尺寸＞DN 600时，不大于1.0°。 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参照WRCBulletin 538的相应规定，参见附录A。 4.4 操作条件下法兰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，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。 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按式(2)计算： QS＝[WARJ－(FP＋FE)]/AG (2) 4.4.3 操作条件下，满足泄漏率不大于L0.1的法兰接头最小螺栓安装应力SBmin按式(3)计算： (3) 4.4.4 本标准对法兰接头的泄漏率和螺栓安装载荷的松弛系数作下列设定： a)泄漏率不大于L0.1的垫片密封应力应不小于垫片密封参数(m)和工作压力的乘积(P)，且不小于10MPa。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、八角垫的值一般不小于7。 注：Class900～Class2500的半金属垫片(金属缠绕垫、具有覆盖层的齿形垫)的值可降低为6～4，参见附录B。 b)螺栓及垫片的最高工作温度下，螺栓安装载荷的松弛系数RJ应大于或等于0.7。 符合上列要求的法兰接头最小螺栓安装应力SBmin按式(4)计算： (4) 4.4.5 当用户或设计有其他泄漏控制要求或可靠的性能参数(如Qmax、Qsmin、RJ等)时，可按式(3)计算相应的最小螺栓安装应力SBmin，但应在设计文件和安装程序文件中注明。 4.5 螺栓安装载荷 4.5.1 最大螺栓安装载荷的确定如下： a)根据法兰接头选配的螺栓材料，按4.3.1.2设定螺栓安装目标应力。 b)根据上述a)设定的螺栓安装目标应力，按4.3.2、4.3.3的规定对垫片、法兰的强度或刚度进行安全评估。 c)当校核合格时，则取此螺栓安装目标应力为最大螺栓安装应力SBmax。当校核不合格时，应相应降低螺栓安装目标应力的设定值，直至校核合格为止，并取降低的螺栓安装目标应力为此法兰接头的最大螺栓安装应力。最大螺栓安装载荷(Wo)等于最大螺栓安装应力(SBmax)与螺栓根径截面积(Ab)的乘积。 d)最大螺栓安装应力SBmax应不小于按4.4.3、4.4.4确定的最小螺栓安装应力SBmin。 4.5.2 标准管法兰接头的最大螺栓安装应力参见附录B表B.1～表B.12。 4.5.3 采用不同的上紧工具和上紧方法，实际的螺栓安装载荷有一定的偏差。安装单位在编写安装程序文件时应充分考虑这些因素的影响，并控制螺栓安装应力满足4.3.1.1的要求。 5 法兰、垫片及紧固件选用的附加要求 5.1 一般规定 采用最大螺栓安装载荷控制技术可提高法兰接头的承载能力，增加法兰接头的抗松弛裕量，降低法兰接头的泄漏率。但同时应按5.2～5.4的规定提出紧固件、垫片、法兰选用的附加要求。 5.2 紧固件 5.2.1 除标准管法兰接头用紧固件的选用应符合HG/T 20592～20635的相应规定外，采用最大螺栓安装载荷控制技术装配的法兰接头，应按4.3.1的规定优先选用高强度螺栓(螺柱)。除铸铁、非金属法兰或橡胶垫外，不应使用低强度螺栓(螺柱)。 5.2.2 紧固件宜选用全螺纹螺柱及重型螺母。必要时可设置整体硬化的硬垫圈或碟簧，以提高法兰接头的柔度，防止螺栓安装载荷的松弛而引起泄漏。采用硬垫圈、碟簧或使用拉伸螺栓上紧方法时，应相应增加螺栓长度。使用拉伸螺栓上紧方法时，还应考虑有足够的安装空间。 5.2.3 螺栓材料的最高工作温度应符合表1的规定。