GB/T 26468-2011 承压设备带压密封夹具设计规范

　　ICS 23. 020. 30 J 74

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 26468—2011

　　承压设备带压密封夹具设计规范

　　Genericspecification foronlineleaksealing clampsofpressureequipment

　　2011-05-12发布 2011-12-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 26468—2011

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 符号 3

　　5 夹具设计准则 4

　　6 夹具结构设计 4

　　7 材料选择 7

　　8 夹具计算 7

　　9 夹具密封结构设计 9

　　10 注剂孔结构 9

　　11 夹具制作 10

　　附录 A (资料性附录) 变异夹具结构 11

　　附录 B (资料性附录) 夹具增强密封结构 21

　　Ⅰ

　　GB/T 26468—2011

　　前 言

　　本标准的附录 A、附录 B为资料性附录 。

　　本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归 口 。

　　本标准负责起草单位 :天津翔悦密封材料有限公司 。

　　本标准参加起草单位 :吉林化工学院带压密封中心 、天津大学化工学院 、天津江达扬昇密封制造有限公司 、甘肃金环堵漏技术开发公司 、合肥通用机械研究院 。

　　本标准主要起草人 :胡忆沩 、赵庆远 、赵忠祥 、王扬昇 、匡建钊 、段成军 。

　　Ⅲ

　　GB/T 26468—2011

　　Ⅳ

　　引

　　

　　言

　　带压密封技术是消除流程工业生产装置的设备 、法兰 、管段 、阀门泄漏的检维修技术 。该技术适应泄漏介质的压力 、温度和化学性质范围很宽 , 目前在石油 、化工 、冶金 、医药 、核电 、热电等行业已广泛应用 。为规范带压密封技术在生产中的应用 ,提高带压密封夹具设计水平 、安全性 、可靠性和密封性 ,完善带压密封技术管理 ,特编制本标准 。

　　鉴于目前的科研水平 ,并通过国内外科技查新等项工作 ,对带压密封专用夹具刚度和厚度计算 , 目前尚没有研究出令人信服的计算公式 ,虽然已进行了夹具受内压作用后的应力值和分布状态的测试与分析 ,但尚不能建立完全适用的夹具刚度和厚度计算公式 。 只能根据相近似的受力状态和《压力容器安全技术监察规程》中的相应规定 , 引用 GB 150《钢制压力容器》的相关计算公式 ,并对公式中的个别参数 ,根据带压密封技术应用实际经验进行修正 。

　　GB/T 26468—2011

　　承压设备带压密封夹具设计规范

　　1 范围

　　本标准规定了带压密封夹具(以下简称 “夹具 ”)的设计准则 、夹具结构设计 、材料选择 、夹具计算 、密封结构设计 、注剂孔结构和夹具制作 。

　　本标准适用于承压设备泄漏状态下带压密封夹具的设计和制作 。常压设备泄漏状态下带压密封夹具的设计和制作 ,可参照本标准执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB 150 钢制压力容器

　　GB/T 26467—2011 承压设备带压密封技术规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本标准 。

　　3.1

　　夹具 clamp

　　安装在泄漏缺陷部位外部形成密封空腔 ,提供强度和刚度保证的金属构件 。

　　3.2

　　夹具的基准尺寸 D0 nominalclamp diameter

　　夹具与设备器壁吻合尺寸 。

　　法兰夹具的基准尺寸等于泄漏法兰的外直径 ,管段夹具的基准尺寸等于泄漏管段的外直径 。 3.3

　　夹具线膨胀 clamp thermalexpansion

　　在温度变化时 ,夹具基准尺寸的增量 。

　　3.4

　　密封比压 sealingpressure

　　作用在泄漏缺陷部位单位有效面积上实现有效密封的最低压力 。

　　3.5

　　夹具设计压力 P design pressureofclamp

　　作用在夹具内壁的最大压力 ,一般可取泄漏系统工作压力与修正值之和 。

　　3.6

　　密封注剂压力 Pp injectingpressofinjectingsealants

　　按密封作业需要作用在密闭空腔内的密封注剂挤压力 。

　　3.7

　　密封空腔 closedown cavity

　　可有效覆盖泄漏缺陷 、容纳密封注剂的特定空间 。

　　1

　　GB/T 26468—2011

　　3.8

　　注剂孔 injectingthreaded hole

　　连接注剂阀 、注剂接头 ,并形成注剂通道的螺纹孔 。

　　3.9

　　G形卡具 G-typeclamp

　　用于填料函带压密封及法兰连接螺栓加固用的 G字形工具 。

　　3.10

　　法兰夹具 flangeclamp

　　利用包容法兰外边缘与法兰垫片之间的空隙构成密封空腔的凸形或凹形夹具 。

　　3.11

　　管段夹具 pipeclamp

　　指直管 、变径 、弯头 、三通夹具等的总称 。

　　3.12

　　直管夹具 tubeclamp

　　用于直管段泄漏的夹具结构包括方形直管夹具和焊接直管夹具 。

　　3.13

　　偏心法兰夹具 eccentric flangeclamp

　　为法兰副外径存在外径错口量大于或等于 1.0 mm 而设计和制作的法兰夹具 。

　　3.14

　　异径法兰夹具 reducerflangeclamp

　　为法兰副外直径差大于 1.0 mm 而设计和制作的法兰夹具 。

　　3.15

　　凸形法兰夹具 convexity flangeclamp

　　夹具断面为 “凸 ”字形的法兰夹具 。

　　3.16

　　凹形法兰夹具 concavity flangeclamp

　　夹具断面为 “凹 ”字形的法兰夹具 。

　　3.17

　　孔板法兰夹具 orifice flangeclamp

　　为孔板法兰泄漏而设计和制作的法兰夹具 。

　　3.18

　　盒式法兰夹具 box type flangeclamp

　　用于法兰与接管角焊缝泄漏而设计和制作的夹具 。

　　3.19

　　局部法兰夹具 localflangeclamp

　　为带压密封点状或局部泄漏区域而设计和制作的法兰夹具 。

　　3.20

　　方形法兰夹具 square flangeclamp

　　用于方形法兰泄漏的夹具结构 。

　　3.21

　　密封增强结构 enhanced sealstructure

　　在夹具需要增强密封性的部位上开槽 ,填充 O 形 、矩形截面填料或软金属的夹具结构 。

　　2

　　GB/T 26468—2011

　　3.22

　　隔离式夹具 isolated barrierclamp

　　在泄漏孔洞周边设密闭空腔 、可有效隔离密封注剂与泄漏缺陷直接接触的一种夹具结构 。

　　3.23

　　偏心直管夹具 eccentric tubeclamp

　　用于管道对接后 , 同轴度偏差较大而设计和制作的夹具结构 。

　　3.24

　　隔离式直管夹具 isolated barriertubeclamp

　　可有效隔离密封注剂与泄漏缺陷直接接触的直管夹具结构 。

　　3.25

　　90°弯头焊接夹具 welded90° elbow clamp

　　用于 90°弯头泄漏而设计和制作的夹具结构 ,包括整体加工 90°弯头夹具 。

　　3.26

　　三通焊接夹具 welded teeclamp

　　用于三通泄漏而设计和制作的组焊夹具结构 ,包括整体加工三通夹具 。

　　3.27

　　隔离式三通夹具 isolated barrierclamp

　　可有效隔离密封注剂与泄漏缺陷直接接触的三通夹具结构 。

　　3.28

　　局部三通夹具 localteeclamp

　　为带压密封三通部位点状或局部泄漏区域设计和制作的夹具 。

　　3.29

　　自 由热煨弯头夹具 bended clamp

　　用于自由热煨弯头泄漏而设计和制作的夹具结构 。

　　3.30

　　隔离式弯头夹具 isolated barrierbended clamp

　　用于密封注剂不宜与泄漏孔洞及周边直接接触的弯头夹具 。

　　4 符号

　　a— 夹具耳板的宽度 ,mm;

　　b— 夹具耳板长度 ,mm;

　　C— 夹具密封空腔宽度 ,mm;

　　D0(CK) —————— 夹(预)具(紧)基(和)准(刚)尺(性)寸(系)数,m,m(CK);= 1.5;

　　d1— 夹具连接螺栓计算小径 ,mm;

　　L— 耳板螺栓孔中心线至夹具外壁与耳板连接(焊接部位)处距离 ,mm;

　　L1— 耳板双螺栓孔中心线至法兰夹具外侧面的距离 ,mm;

　　n— 连接螺栓数量 ;

　　P— 夹具设计压力 ,MPa;

　　PL — 泄漏介质系统工作压力 ,MPa;

　　Pp— 密封注剂压力 ,MPa;

　　S— 夹具计算厚度 ,mm;

　　t— 夹具耳板厚度 ,mm;

　　3

　　GB/T 26468—2011

　　[σ] t— 泄漏介质工作温度下夹具材料的许用应力 ,MPa; φ— 焊接接头系数 。

　　5 夹具设计准则

　　5.1 概述

　　采用夹具法密封施工 ,按夹具结构型式可分为法兰夹具和管段夹具 。管段夹具包括 :直管夹具 、变径管夹具 、弯头夹具和三通夹具等 。夹具设计所包括的泄漏介质理化参数和泄漏部位几何参数勘测 ,应按 GB/T 26467—2011《承压设备带压密封技术规范》第 5 章规定进行 。

　　5.2 夹具的作用

　　5.2.1 夹具应包容泄漏部位外表面 ,并形成容纳密封注剂的密封空腔 ,保证密封注剂的充填 、维持注剂压力的递增 、防止密封注剂外溢 ,最终产生止住泄漏所需的密封比压 ,是新建立的密封结构的密封保证 。

　　5.2.2 夹具刚度应满足泄漏介质系统的工作压力及注剂压力之和 , 注剂时不应出现夹具位移 ,是新建立的密封结构的刚度保证 。

　　5.2.3 夹具应设置注剂孔 ,用于连接注剂阀或注剂枪 ,并建立密封注剂进入密封空腔的通道 。

　　5.3 夹具设计准则

　　5.3.1 承受注剂压力和泄漏介质压力的夹具所用金属材料和厚度应满足刚度条件 ,使用中不应出现塑性变形 。

　　5.3.2 夹具的连接部位的结构应满足强度条件 ,使用中不应发生断裂 。

　　5.3.3 选择夹具结构型式时 ,不应在注剂密封操作时 ,使泄漏缺陷部位产生新的附加应力 。

　　5.3.4 夹具与泄漏部位外表面接触部位应有适宜的吻合间隙 , 以此来满足形成密封比压的要求 。

　　5.3.5 夹具与泄漏部位的外表面应构成可注入密封注剂的密封空腔 ,并应符合下列规定 :

　　a) 管段夹具密封空 腔 的 宽 度 应 包 容 泄 漏 缺 陷 , 其 边 界 距 夹 具 侧 端 板 单 向 不 小 于 15 mm。 其 高度 , 即密封注剂的厚度应与泄漏系统温度成正比 ,宜在 5 mm~ 20mm 之间对应选取 ;

　　b) 法兰夹具宜设计为 “凸 ”型 ,其最大凸台宽度应略小于最小法兰副间隙 ;

　　c) 法兰与接管 的 角 焊 缝 及 螺 纹 连 接 或 对 焊 法 兰 颈 部 的 焊 缝 泄 漏 , 应 按 附 录 A 盒 式 法 兰 夹 具设计 ;

　　d) 夹具宽度宜由法兰内侧面向两侧分别延伸 10mm~ 20mm 确定 。若需采取密封增强结构 ,根据开槽宽度需要适当增加 。

　　5.3.6 夹具上注剂孔数量应符合下列规定 :

　　a) 法兰夹具的注剂孔数应等于法兰副连接螺栓个数 ;

　　b) 管段夹具注剂孔中心间距距离应小于或等于 100mm。

　　5.3.7 夹具应采取合理的剖分设计 ,便于现场安装 。

　　5.3.8 夹具设计人员应取得国家质检总局颁发的相应特种设备作业人员资格证 ,方能从事带压密封施工的夹具设计工作 。

　　5.3.9 根据泄漏结构特点,可设计成附录 A推荐的变异夹具结构或附录 B推荐的密封增强结构 。

　　5.3.10 夹具连接螺栓性能等级宜选用不低于 8.8级的双头螺栓 。

　　6 夹具结构设计

　　6.1 法兰夹具结构

　　凸型法兰夹具宜设计为图 1 的型式 。

　　4

　　GB/T 26468—2011

　　图 1 凸形法兰夹具

　　6.2 直管夹具结构

　　方形直管夹具宜设计为图 2 的型式 。

　　管段的公称尺寸 DN≤80。

　　图 2 方形直管夹具

　　6.3 弯头夹具结构

　　整体加工 90°弯头夹具宜设计为图 3 的型式 。

　　管段的公称尺寸 DN≤80。

　　5

　　GB/T 26468—2011

　　图 3 整体加工 90°弯头夹具

　　6.4 三通夹具结构

　　整体加工三通夹具宜设计为图 4 的型式 。

　　管段的公称尺寸 DN≤80。

　　图 4 整体加工三通夹具

　　6

　　GB/T 26468—2011

　　6.5 辅助夹具结构

　　阀门填料函泄漏辅助夹具宜设计为图 5 的型式 。

　　a 贴合面

　　图 5 阀门填料函泄漏辅助夹具

　　7 材料选择

　　7.1 按泄漏介质化学性质选择

　　当泄漏介质腐蚀性较强时 ,应选择耐腐蚀金属材料制作夹具 。

　　7.2 常用材料

　　通常采用 Q235,高温选用 0Cr18Ni9,低温可用 16MnDR或 0Cr18Ni9。

　　8 夹具计算

　　8.1 设计压力

　　系统工作压力加修正值为设计压力 。

　　8.2 法兰夹具厚度计算

　　夹具设计不但要考虑强度 ,而且要考虑刚性 , 以保障施工安全和密封的成功率 。

　　8.2.1 法兰夹具的计算厚度 S,宜按式(1)计算 :

　　S ………………………………( 1 )

　　注 1: 式中 D 为夹具计算直径 ,其值为泄漏法兰外径 , 即法兰夹具基准尺寸 D0 。

　　注 2: 式(1)引用 GB 150《钢制压力容器》公式(5-1) 。

　　8(8)..2(2)..3 夹具设计可不(2 夹具设计压力)考(P)虑(修)材(正)料(为)腐:量(L)+。5 MPa。

　　8.2.4 夹具本体需要直接开设注剂孔时夹具最小厚度不宜小于 14mm。

　　8(8)..2(2)..6 在式(5 焊接)接(1头)值(取)的(ϕ)础.7上。,为满足刚性需要 ,应适当增加夹具厚度 。

　　8.3 管段夹具厚度计算

　　8.3.1 管段夹具的计算厚度 S,宜按式(2)计算 :

　　7

　　GB/T 26468—2011

　　S ………………………………( 2 )

　　注 : 式中 D为夹具计算直径 ,其值为 D0 (管段外径) +2倍空腔高度 。

　　8(8)..3(3)..3 夹具设计可不考虑材(2 夹具设计压力修正为)料:P蚀余量(PL+5)。MPa。

　　8.3.4 夹具本体需要直接开设注剂孔时夹具最小厚度不宜小于 14mm。

　　8(8)..3(3)..6 在式(5 焊接)接(2头)值(取)的(ϕ)础.7上。,为满足刚性需要 ,应适当增加夹具厚度 。

　　8.3.7 管段夹具的端封板厚度可取管段夹具本体厚度的 1.3~ 1.5倍 。

　　8.4 温度对夹具设计的影响

　　在泄漏介质温度影响下 ,夹具线膨胀会产生与泄漏器壁吻合超差 ,夹具设计时应注意予以修正 。

　　8.5 耳板厚度计算

　　8.5.1 单螺栓连接耳板(图 6)厚度 t,宜按式(3)计算 :

　　t ………………………………( 3 )

　　注 1: 式中 C为夹具密封空腔宽度 。法兰夹具 ,C= 两法兰间隙 ;管段夹具 ,C= 密封空腔宽度 。

　　注 2: 式中 D为夹具计算直径 。法兰夹具 ,D= 法兰外径 , 即法兰夹具基准尺寸 D0 。管段夹具 ,D= 管段基准尺寸

　　D0 (管段外径) +2倍空腔高度 。

　　注 3: 夹具设计压力修正为 P= PL +5MPa。

　　图 6 单螺栓耳板结构图

　　8.5.2 双螺栓连接耳板(图 7)厚度 t,宜按式(4)计算 :

　　t ………………………………( 4 )

　　注 : C、D、P值同 8.5.1 注 。

　　图 7 双螺栓耳板结构图

　　8

　　GB/T 26468—2011

　　8.6 连接螺栓计算

　　8.6.1 夹具连接螺栓的小径 d1 ,应按式(5)计算 :

　　d ………………………………( 5 )

　　注 :C、D、P 值同 8.5.1 注 。

　　8.6.2 按小径选用标准规格 ,但不宜小于 M12。

　　8.6.3 [σ] t 为泄漏系统工作温度下螺栓材料的许用应力 。

　　9 夹具密封结构设计

　　9.1 夹具吻合间隙要求

　　夹具与泄漏部位吻合间隙应符合表 1 的规定 。

　　表 1 夹具与泄漏部位吻合间隙

　　泄漏介质压力/MPa

　　0.1~ 2.9

　　3~ 4.9

　　5~ 6.9

　　7~ 9.9

　　>10

　　配合间隙/mm

　　<0.5

　　<0.4

　　<0.3

　　<0.2

　　0.1

　　9.2 密封结构

　　当夹具与泄漏部位吻合间隙不能满足表 1 的规定或泄漏系统压力高 、介质渗透性强时 ,宜采用附录B推荐的夹具密封增强结构设计 。

　　10 注剂孔结构

　　10.1 标准注剂孔

　　设计成图 8 的型式 。

　　a) 螺纹规格 ,根据需要选用 M8、M10、M12、M14;

　　b) 适用于高温 、高压 、低温或泄漏量大的夹具结构设计选用 ;

　　c) 适用于填充型密封剂的夹具结构设计选用 。

　　图 8 标准注剂孔结构图

　　10.2 注剂通孔

　　设计成图 9 的型式 。

　　a) 螺纹规格 。根据需要选用 M8、M10、M12、M14;

　　b) 适用于低压 、泄漏量较小的夹具结构设计选用 。

　　图 9 注剂通孔结构图

　　9

　　GB/T 26468—2011

　　10.3 连枪注剂孔

　　设计成图 10的型式 。

　　a) 适用于密封空腔容积大的夹具结构选用 ;

　　b) 适用于低压或泄漏量较小的夹具设计选用 ,并应与标准注剂孔协调排布 ;

　　c) 螺纹规格与高压注剂枪枪头螺纹尺寸相同 。

　　图 10 连枪注剂孔结构图

　　11 夹具制作

　　11.1 夹具成型

　　夹具可采用整体切割或焊接组合的方法成型 ,并应在机床上进行精细加工 。

　　11.2 夹具加工精度

　　11.2.1 夹具加工公差等级宜在 IT10~IT11之间选取 。

　　11.2.2 夹具加工整体成型表面粗糙度的符号 、代号宜在图 11的三者中选择 。

　　图 11 夹具加工整体成型表面粗糙度

　　11.3 焊接成型

　　夹具本体的焊接 、耳板与夹具本体的焊接 、管段夹具本体与端封板的焊接 ,其坡口形式和焊接要求应符合表 2 的规定 。

　　表 2 焊接坡口形式和要求

　　焊接部位

　　工件厚度

　　名称

　　符号

　　坡口形式

　　焊接形式

　　坡口尺寸

　　6 mm~

　　30 mm

　　带钝边单边V 型坡 口

　　β= 35°~ 50°

　　b= 0~ 3

　　P= 1~ 3

　　>10 mm

　　双单边V 型坡 口

　　β= 35°~ 50°

　　b= 0~ 3

　　H=δ/2

　　10

　　GB/T 26468—2011

　　附 录 A (资料性附录)变异夹具结构

　　A. 1 总则

　　A. 1. 1 本附录作为第 6章夹具结构设计基本结构外为适应不同泄漏部位特殊需要的补充 。

　　A. 1. 2 本附录所列变异夹具结构的材料选择 ,应符合第 7章的规定 。

　　A. 1. 3 本附录所列变异夹具结构的夹具计算 ,应符合第 8章的规定 。

　　A. 2 法兰变异夹具结构

　　A. 2. 1 凹形法兰夹具

　　图 A. 1 凹形法兰夹具

　　11

　　GB/T 26468—2011

　　A. 2. 2 偏心法兰夹具

　　图 A. 2 偏心法兰夹具

　　A. 2. 3 异径法兰夹具

　　图 A. 3 异径法兰夹具

　　12

　　GB/T 26468—2011

　　A. 2. 4 孔板法兰夹具

　　图 A. 4 孔板法兰夹具

　　A. 2. 5 盒式法兰夹具

　　图 A. 5 盒式法兰夹具

　　13

　　GB/T 26468—2011

　　A. 2. 6 局部法兰夹具

　　a) 装配 b) 本体

　　14

　　c) 拉紧螺栓

　　

　　d) 侧板

　　图 A. 6 局部法兰夹具