ASME PCC-1—2013《压力边界螺栓法兰连接安装指南》的解析

螺栓法兰连接在现代工业中具有广泛的应用,然而长久以来人们一直忽略对螺栓法兰接头安装质量的把控,由此造成的损失不计其数,因此确保螺栓法兰连接的安装质量对法兰接头的结构完整性以及连接密封性具有重要意义。ASME于2013年修订ASME PCC-1《压力边界螺栓法兰连接安装指南》,对2010版指南中存在的错误进行订正,并基于工程实践经验总结对指南多处进行更新。基于新版指南的修订内容对ASME PCC-1—2013进行介绍分析,主要包括螺栓连接装配资质认证方案、金属垫和透镜垫的安装要求,并结合DN80,Class300规格法兰进行安装扭矩计算对新旧扭矩计算公式的差异进行说明。     

ASME PCC-1—2010《压力边界螺栓法兰连接安装指南》的解析

螺栓法兰连接的正确安装对保证法兰接头的结构完整性和连接密封性两者都具有重要意义。2010年ASME颁布了ASME PCC-1《压力边界螺栓法兰连接安装指南》修订版,以替代2000年的第一版。2010年修订版体现了螺栓法兰连接的最新研究成果和工程实践经验。主要对2010年修订版中的新增内容及其特点进行了介绍和分析。     

ASME PCC-1与Taylor-Waters法螺栓载荷计算分析与对比

对ASME PCC-1与GB/T 150. 3—2011中(Taylor-Waters法)螺栓载荷计算模型进行了分析与对比。以两组数据进行了实例计算和数据分析。从分析结果可以看出,两种计算方法对于螺栓载荷的计算模型基本一致,但按照ASME PCC-1算得的需要螺栓面积远大于Taylor-Waters法算得的面积。这对法兰接头的设计有很大的影响,对按照ASME PCC-1和API 660等标准进行非标法兰的设计有参考意义。     

浅谈ASME标准螺栓扭矩计算方法

2014年我公司中标了位于菲律宾北拉瑙省考斯瓦根市4×135MW(净输出)燃煤电站以及相关设施项目EPC总承包合同,参与了“一带一路”的建设大潮中。国外业主方要求按照美国ASME标准施工。其中,对螺栓扭矩要求严格按照《ASME-PCC-1压力边界螺栓法兰连接装配指南》附录O进行螺栓扭矩应力计算,并考虑目标装配垫片应力、法兰屈服应力等。     

螺栓法兰连接设计方法对比分析及国内研究现状综述

螺栓法兰连接接头是工业设备和管道中最常用的静密封连接方式,因为其结构简单和拆装检修方便的特点,在炼化、制药、食品等众多行业中得到了广泛的应用.简要介绍了螺栓法兰连接系统设计方法的发展历程,重点对比分析了3种主要螺栓法兰设计方法——Waters法、PVRC法以及EN13445-3附录G方法(EN1591法)的异同.ASME规范Ⅷ-1篇附录2给出了法兰强度的校核方法,但不能保证法兰连接密封的泄漏率;EN13445-3附录G方法不仅给出了螺栓法兰强度计算方法,还考虑了螺栓法兰连接的紧密性.近年来我国的专家学者在垫片泄漏计算模型、垫片性能参数及测试方法研究、螺栓载荷计算等方面取得了众多成果,也是探讨的重点内容.最后对基于控制泄漏率的螺栓法兰连接设计方法研究工作的重点方向进行了展望.     

2004版ASME规范第Ⅷ卷第一分册附录26《压力容器和换热器膨胀节》的修订介绍及分析

2004版ASME规范于2005年4月1日正式发布并取代2001版，ASME规范第Ⅷ卷第一分册的附录26《压力容器和换热器膨胀节》的内容作了相当大的修改，本文对有关修订内容进行介绍并进行分析对比。     

液压拉伸法紧固法兰螺栓的载荷损失研究

法兰连接系统被广泛应用于航天、石油、化工等相关领域，法兰发生泄漏会造成严重的危害，故法兰螺栓的紧固工作显得尤为重要。工程中常用液压拉伸法来紧固管法兰螺栓，鲜有学者对液压拉伸紧固法兰螺栓的螺栓载荷损失情况展开研究。在研究螺栓载荷损失情况时，首先进行螺栓材料的力学性能测试试验来测试螺栓材料的弹性模量、屈服强度等力学性能参数，为拉伸紧固试验提供理论计算；然后按照ASME PCC-1中对螺栓分步拉伸紧固的方法，采用3种不同的拉伸应力且每种拉伸应力下均运用四步加压法对其进行紧固；最后根据螺栓剩余载荷和拉伸力的关系可以得出螺栓载荷损失的情况。结果表明，35CrMo的M27螺栓的温度越高，其弹性模量和屈服强度越低；拉伸紧固螺栓时，螺栓所受拉伸载荷越大，则螺栓载荷的损失率也越大。     

加载方式对垫片应力的影响及其泄漏率预测

垫片是螺栓法兰连接系统中的关键密封元件，在实验室对其进行泄漏率测量时，多采用刚性法兰通过试验机进行均匀加载，而忽略了生产实际中螺栓加载方式对泄漏率的影响。采用数值模拟方法研究实际操作常用的交叉加载、顺次加载和ASME PCC-1-2013标准中传统星形加载方式对垫片应力的影响，并将这3种加载方式与均匀加载方式进行比较。结果表明：3种加载方式都存在着螺栓预紧载荷不均匀的情况，但相比之下传统星形加载方式的预紧效果最佳，最接近均匀加载时的预紧效果；在相同载荷下，不同加载方式所得垫片上的应力不同。考虑垫片应力分布的不均匀性，对现有泄漏率预测公式进行了修正，并通过试验对修正后的公式进行验证。结果表明：修正后的公式所预测的泄漏率与试验结果更为接近。研究工作对提高螺栓法兰连接系统泄漏率预测的准确性具有重要意义。     

压力容器螺栓法兰连接规范设计新方法

本文全面介绍了国际上螺栓法兰连接规范设计方面的进展以及ASME压力容器规范对此进行修订的情况。     

螺栓法兰连接的失效案例分析及有关进展的讨论

根据2010年在英国机械工程师学会专题讨论会上介绍的法兰失效案例,简要讨论了螺栓法兰连接设计中应注意的问题,并介绍近期紧凑法兰和螺栓法兰连接标准的一些进展。为了防止法兰密封面泄漏,对重要法兰应进行实际螺栓载荷下的整体塑性变形分析。     

风电机组主轴法兰螺栓连接疲劳损伤分析

高强度螺栓是MW级风电机组轮毂法兰与主轴法兰之间重要连接部件。针对其疲劳损伤分析,基于VDI2230高强度螺栓设计准则,首先提出并建立了以等效梁模拟主轴法兰螺栓连接的疲劳损伤有限元模型,同时验证了等效梁模拟螺栓连接的正确性。最后依据Eurocode3规范、Palmgren-Miner线性累积损伤理论对主轴法兰高强度螺栓连接疲劳损伤进行了计算。分析结果表明,螺栓在20年设计寿命中,不会发生疲劳失效。论文的研究成果为高强度螺栓连接建模与疲劳失效分析提供参考依据,具有一定的工程应用价值。     

运载火箭段间连接螺栓组设计方法

运载火箭形体非常大,为了制造、存储和运输的方便,往往需要将火箭箭体沿特定的面分割开来,分段制造,然后安装使用。各段之间的连接采用螺栓组,但现有螺栓组设计方法大多考虑机器底座的安装和法兰连接,对运载火箭段间连接设计并不方便。文中详细推导了火箭箭体在受弯和轴向拉/压载荷作用时,螺栓最大拉力计算公式和预紧力计算公式,并详细分析了压溃条件,最后,通过实例对文中提出的设计方法进行了验证。     

直驱式抽油机法兰连接螺栓的有限元分析

基于ANSYS Workbench软件对新型高效节能直驱式抽油机8型机法兰连接螺栓进行分析研究,建立了直驱式抽油机的有限元简化模型,对法兰螺栓进行了理论计算,仿真数据与理论值基本吻合,证明了模型简化的合理性以及有限元分析可以满足工程需要。针对工作载荷和极限情况下的抽油机法兰连接螺栓进行分析计算,得到了连接螺栓的应力分布云图,同时分析了不同法兰连接筋板和连接螺栓失效情况对法兰螺栓受力影响,可以有效的预测法兰螺栓的断裂,为该系列抽油机安全性能分析提供有力的依据,同时提高了该产品市场竞争力。     

具有非线性垫片的螺栓法兰连接的理论计算与实验研究

按现行规范设计的螺栓法兰连接不能保证有效的密封,本文基于A.I.Soler等人对螺栓法兰连接的分析,对一具有非线性垫片的螺栓法兰连接进行理论计算与实验。该计算从螺栓——法兰——垫片系统出发,考虑垫片的物理非线性以及螺栓的拉伸和弯曲,分别模拟了系统在预紧和操作阶段的螺栓应力、法兰应力和垫片应力。此外,对一实际的法兰连接进行了实验研究,试验结果与计算结果吻合较好。     

反应堆压力容器螺栓法兰连接设计与改进

反应堆压力容器（RPV）螺栓法兰连接设计应避免螺栓卡涩并减少螺纹损伤,在RPV主螺栓安装及运行过程中一旦发生主螺栓或螺孔螺纹损伤事故,势必会影响核电站安装或换料的正常进行,增加维修成本,进而影响整个核电站的经济效益。以M310堆型RPV为例,对主螺栓与法兰螺孔的设计进行分析和讨论,并结合核电厂安装及运行中出现的典型螺纹损伤案例,对螺纹损伤原因进行分析,最后对螺栓法兰设计提出改进建议,以减少RPV主螺栓和螺孔螺纹损伤事故,降低螺纹损伤的风险。     

Taylor-Forge法与欧盟法兰设计另一方法对比分析

介绍了传统的基于Taylor-Forge法的法兰连接系统设计规范,同时简述了美国压力容器委员会和欧洲标准协会的研究成果及进展,并对欧盟标准EN 13445附录G法兰设计另一方法作了详细介绍。给出实例,分别采用传统法和EN 13445附录G两种法兰设计方法进行计算,通过对两种计算结果分析发现,两种方法都能保证法兰连接的强度和一定的密封性,但EN 13445附录G基于泄漏率准则,提高了法兰连接螺栓接头的密封性能,为国内法兰设计研究者提供一定的参考经验。     

PTFE缠绕垫片旋转法兰的强度及密封性能研究

带垫片的螺栓法兰为压力容器管道的重要连接件,现行的基于Waters算法的规则设计难以保证法兰连接承受复杂载荷的完整性及密封有效性,根据欧盟标准BS EN 13445-3-2009附录GA的设计原则,建立PTFE缠绕垫片的压缩回弹本构关系,采用3D非线性有限元方法分析垫片及螺栓连接的旋转法兰组件受到内压及外载作用的强度及密封性能,结果表明螺栓预紧及操作条件下垫片法兰的密封性能及强度性能满足要求,螺栓预紧力的确定与内压及外载的大小,动态变化的垫片压应力、螺栓分散性有关。     

起重机用高强度螺栓连接存在的问题

高强度螺栓连接是继铆接、焊接之后采用的一种新型钢结构连接形式。它具有施工简便、安装迅速、工作安全可靠等特点,特别适合于承受变载荷和动力载荷的重型机械结构,在起重机金属结构上得到了广泛的应用。GB3811—83《起重机设计规范》3.9.1.6     

欧美紧固件验收检查标准解读

国际上紧固件验收检查标准体系有两大流派(即米制ISO标准和美制ASTM、ASME标准)。最近十年,国际上及各国都在推出或更新紧固件抽样检验标准。ISO/TC2国际紧固件标准化技术委员会于2019年7月已重新修订,并推出第四版ISO 3269:2019《紧固件验收检查》,该标准的验收规则和检验程序较原第三版有较大的变化和更新。ASME美国机械工程师协会取消原一直沿用的ASME B18.18.1,B18.18.2,B18.18.3M,B18.18.4M,B18.18.5M,B18.18.6M和B18.18.7M的七个系列标准,整合修订为ASME B18.18:2017《紧固件质量保证》使紧固件型式尺寸和螺纹精度等验收检查程序和规则更简捷明了,方便使用;ASTM美国材料与试验协会也发布了ASTM F1470:2019《紧固件机械性能和验收检查的抽样方案实施指南》,主要对紧固件机械性能、功能特性、表面涂层等特性实施检验和判定。要完成美制紧固件生产过程的评审和产品质量最终验收检查,必须要将ASTM F1470和ASME B18.18二个标准结合使用,才能得出完整的结论。     

D形抗剪螺栓在螺栓-法兰连接密封结构中的应用

比较了两种主要的螺栓--法兰连接结构-主螺栓连接和抗剪螺栓连接在结构方面的特点；提出了一种新开发设计的D形抗剪螺栓结构；探讨了高压密封结构中D形抗剪螺栓的设计,并与普通拉伸螺栓、一般抗剪螺栓的设计进行了比较。结果表明D形抗剪螺栓连接结构装拆迅速、连接安全、密封可靠,可应用于经常装拆的高压容器或管道的密封连接。