ASME PCC-1—2013《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》的解析

(華東理工大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200237)

0 引言

ASME PCC -1—2010《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)指南)的解析一文[1]曾對(duì)2010版指南進(jìn)行詳細(xì)解析，為國(guó)內(nèi)螺栓法蘭安裝工作提供了指導(dǎo)。一般情況下，螺栓法蘭接頭服役環(huán)境往往復(fù)雜而多變，溫度與壓力均會(huì)隨工況波動(dòng)而變化，由此引發(fā)螺栓法蘭接頭泄漏事故時(shí)有發(fā)生[2-5]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)[6]，每年由法蘭接頭泄漏造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)上億美元，其中對(duì)法蘭安裝缺乏有效的管理是法蘭在使用過(guò)程中發(fā)生泄漏的一個(gè)最重要原因[7]?；诜ㄌm接頭正確安裝重要性的考慮，ASME于2013年更新《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》[8]考慮國(guó)內(nèi)僅有文獻(xiàn)[1]對(duì)2010版指南[9]的解析，而2013版指南發(fā)布至今數(shù)年尚無(wú)相應(yīng)介紹，亦無(wú)相應(yīng)的螺栓法蘭裝配質(zhì)量控制規(guī)范出臺(tái)，因此在文獻(xiàn)[1]基礎(chǔ)之上，本文對(duì)2013新版指南修訂內(nèi)容進(jìn)行介紹及探討，為國(guó)內(nèi)相關(guān)單位提供參考。

1 關(guān)于ASME PCC-1—2013的簡(jiǎn)介

長(zhǎng)久以來(lái)，壓力設(shè)備投入使用后如何進(jìn)行檢查管理一直缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，為解決這一問(wèn)題，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)于1993年成立特別工作組(Ad Hoc Task Group on Post Construction)。根據(jù)該工作組的建議，壓力技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)于1995年成立建設(shè)后委員會(huì)(Post Construction Committee，PCC)負(fù)責(zé)擬訂關(guān)于在役壓力設(shè)備和管道的檢查和維修等方面的標(biāo)準(zhǔn)。其中，PCC-1為《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》，旨在提供適用于新的和在役螺栓法蘭連接裝配的指導(dǎo)；PCC-2為《壓力設(shè)備和管道的維修》，為用戶(hù)提供維修方案上的指導(dǎo)；PCC-3為《基于風(fēng)險(xiǎn)方法標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)方案》，提供設(shè)備檢驗(yàn)方案方面的指導(dǎo)，以期在裝配、安裝、檢查、操作或維護(hù)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。PCC-1指南于2000年[10]首次出版，第二版于2010年1月14日被ANSI批準(zhǔn)為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，第三版于2013年8月12日被ANSI批準(zhǔn)為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。相較于2010版，新版指南主要針對(duì)螺栓法蘭連接從業(yè)人員裝配資質(zhì)(附錄A)以及目標(biāo)扭矩的計(jì)算公式(附錄J)進(jìn)行部分更新。

1.1 ASME PCC-1—2013內(nèi)容概要

指南內(nèi)容主要包括兩大部分：正文及附錄。其中，正文部分針對(duì)應(yīng)用螺栓法蘭接頭的整個(gè)過(guò)程中所涉及的檢查、校驗(yàn)、安裝、拆卸工作提出具體要求，如規(guī)定組裝前法蘭與緊固件接觸面之間要進(jìn)行清理與檢查并校驗(yàn)法蘭是否對(duì)中，在安裝完成后進(jìn)行氣密性測(cè)試，在拆卸前應(yīng)進(jìn)行泄壓等，以保障螺栓法蘭接頭的有效密封以及操作人員的人身安全。

附錄則屬于對(duì)正文內(nèi)容的進(jìn)一步補(bǔ)充，正文所涉及的檢驗(yàn)、安裝、拆卸技術(shù)指標(biāo)均在附錄部分有詳細(xì)的說(shuō)明。附錄A是螺栓連接裝配專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)與認(rèn)證規(guī)范；附錄B介紹了指南中所使用的術(shù)語(yǔ)；附錄C和D給出各種墊片接觸面的推薦粗糙度以及允許缺陷深度；附錄E提出法蘭對(duì)中檢驗(yàn)的具體操作方案；附錄F給出傳統(tǒng)緊固順序的替代方案；附錄G是對(duì)螺栓安裝服務(wù)承包商的介紹；附錄H提供了螺栓根部和拉伸應(yīng)力面積信息；附錄I介紹螺栓擰緊的彈性交互作用；附錄J 和K分別介紹了兩種目標(biāo)扭矩計(jì)算公式；附錄L提供了ASME B16.5法蘭螺栓信息；附錄M對(duì)整體硬化螺栓墊片的使用和購(gòu)買(mǎi)提出技術(shù)要求；附錄N是關(guān)于螺栓重復(fù)使用的指南；附錄O提供安裝所需螺栓預(yù)緊力的計(jì)算方法；附錄P提供法蘭接觸泄漏故障排查的指南。

2 新版指南的修訂目的

2.1 規(guī)范完善指南體系

添加附錄B作為術(shù)語(yǔ)說(shuō)明附錄，以闡述相關(guān)專(zhuān)業(yè)詞匯以幫助用戶(hù)理解指南內(nèi)容。此外，在調(diào)察大量用戶(hù)應(yīng)用指南的過(guò)程時(shí)發(fā)現(xiàn)，用戶(hù)經(jīng)常對(duì)指南中的一些表述存在理解偏差[11]。為避免這一現(xiàn)象，ASME對(duì)前版指南中的一些表述做出修訂，以提高用戶(hù)對(duì)于指南相關(guān)要求的理解，如附錄D中將法蘭表面粗糙度的允差表述更新，表明附錄D-1中所列出的表面平整度限制適用于法蘭面的每一個(gè)22.5°范圍，而不只是法蘭面的整個(gè)圓周，過(guò)去的表述經(jīng)常使用戶(hù)認(rèn)為只要墊片在整個(gè)圓周上滿(mǎn)足平整度的要求即可，這種理解是存在偏差的；附錄O中對(duì)文獻(xiàn)引用錯(cuò)誤進(jìn)行修正，將WRC528更正為WRC538。

2.2 吸取過(guò)往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，接頭裝配質(zhì)量控制規(guī)范的存在能夠有效降低泄漏事故發(fā)生的概率。因此ASME對(duì)指南內(nèi)容進(jìn)行多處修訂，旨在提高螺栓法蘭安裝質(zhì)量，降低法蘭接頭發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，如指南正文14.2節(jié)“接頭裝配記錄”新增數(shù)項(xiàng)內(nèi)容，以督促操作人員保證安裝質(zhì)量；附錄A提出法蘭裝配人員的培訓(xùn)以及資格認(rèn)證要求來(lái)保障螺栓法蘭接頭的安裝工作。基于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)調(diào)整附錄J中扭矩計(jì)算公式，將原公式替換為與歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 1591-1[12]相一致的經(jīng)驗(yàn)公式。

3 新版指南的修訂內(nèi)容討論

3.1 規(guī)范化螺栓法蘭接頭裝配工作

在新版附錄發(fā)布之前，國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范化螺栓法蘭安裝工作，僅少數(shù)國(guó)家制定了相關(guān)從業(yè)人員需遵守的標(biāo)準(zhǔn)，如在英國(guó)石油和天然氣行業(yè)中，從業(yè)人員需遵守ECITB MJI標(biāo)準(zhǔn)[13]，在挪威海上工業(yè)中，從業(yè)人員須遵守OLF118標(biāo)準(zhǔn)[14]。為確保螺栓法蘭接頭的安裝質(zhì)量，新版指南對(duì)螺栓法蘭安裝所涉及的操作與管理提出具體要求。事實(shí)上，將裝配資格認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)化的想法于2005年就被納入ASME PCC-1的更新議程，然而由于認(rèn)證機(jī)構(gòu)在ASME內(nèi)未獲得批準(zhǔn)與創(chuàng)建，附錄A未能隨2010版指南進(jìn)行發(fā)布[15]，2012年，Warren Brown[16]曾專(zhuān)門(mén)針對(duì)國(guó)際上現(xiàn)存的螺栓裝配人員資質(zhì)認(rèn)證方案進(jìn)行評(píng)估，認(rèn)為要擴(kuò)大螺栓連接裝配資質(zhì)認(rèn)證的傳播范圍，則ASME PCC-1中關(guān)于該方面的內(nèi)容必須繼續(xù)改進(jìn)。2013年，Robert Noble[17]在當(dāng)年的ASME PVP會(huì)議中介紹了歐洲關(guān)于螺栓接頭結(jié)構(gòu)完整性管理指南的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況，同年，ASME正式于PCC-1提出新版附錄A，為制定統(tǒng)一的培訓(xùn)和認(rèn)證螺栓連接裝配人員標(biāo)準(zhǔn)提供了指導(dǎo)。

3.1.1 螺栓連接裝配專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)與認(rèn)證(附錄A)

附錄A將螺栓裝配從業(yè)人員分為三類(lèi)：安裝工程師、高級(jí)工程師以及培訓(xùn)教員，并對(duì)每一等級(jí)的工程師提出包括培訓(xùn)、資格認(rèn)證與責(zé)任范圍的具體要求，不同等級(jí)的工程師將肩負(fù)不同的責(zé)任、保障螺栓接頭的裝配質(zhì)量。

其中，螺栓連接裝配的基礎(chǔ)培訓(xùn)主要有：(1)螺栓伸長(zhǎng)原理；(2)螺栓載荷和墊片應(yīng)力；(3)墊片和密封的功能；(4)墊片類(lèi)型及其局限性；(5)螺栓類(lèi)型及其限制；(6)正確識(shí)別接頭部件；(7)人工擰緊螺栓接頭培訓(xùn)；(8)使用指定潤(rùn)滑劑的重要性；(9)扭矩控制技術(shù)；(10)螺栓擰緊設(shè)備的校準(zhǔn)和維護(hù)；(11)檢查和報(bào)告缺陷或故障；(12)連接接頭的準(zhǔn)備程序；(13)墊片處理，預(yù)備與安裝；(14)接頭組裝信息的來(lái)源；(15)接頭的安全拆卸和組裝；(16)接頭組裝程序；(17)確保正確使用接頭部件；(18)質(zhì)量保證程序，資質(zhì)和記錄的重要性；(19)接頭拆卸。

在基礎(chǔ)理論培訓(xùn)外，為取得螺栓裝配資質(zhì)認(rèn)定，還需進(jìn)行實(shí)踐操作以加深對(duì)理論知識(shí)的理解。為確保安裝工程師具有足夠的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，附錄A還規(guī)定取得各等級(jí)裝配工程師資質(zhì)所需從業(yè)時(shí)間的具體要求，規(guī)定考核安裝工程師最少具備連續(xù)半年螺栓安裝的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，高級(jí)工程師以及培訓(xùn)教員則需要2年以及4年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，此外，所取得的資格每3年都要進(jìn)行重新認(rèn)證。為保障資格認(rèn)證工作的有效進(jìn)行，附錄A規(guī)定對(duì)于上述資格認(rèn)證要有專(zhuān)門(mén)的考核機(jī)構(gòu)承擔(dān)發(fā)證工作?？己藱C(jī)構(gòu)要能夠進(jìn)行操作考試并具備相關(guān)的演示設(shè)備，以確保資質(zhì)培訓(xùn)的質(zhì)量。

需要明確的是，附錄A的目的是為螺栓連接裝配從業(yè)人員的培訓(xùn)、認(rèn)證提供保障，我們要充分認(rèn)識(shí)到，在裝配過(guò)程中并不是每個(gè)操作工都需要該資質(zhì)。事實(shí)上，在一個(gè)裝配團(tuán)隊(duì)中只要有一個(gè)或兩個(gè)認(rèn)證的裝配工程師的參與即可保證接頭的安裝質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)附錄A的修訂目的。在遵守指南附錄A培訓(xùn)資質(zhì)認(rèn)證的前提下，螺栓接頭的裝配質(zhì)量必能得到很大的改善，從源頭降低螺栓接頭發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 關(guān)于接頭組裝記錄的新要求(指南正文 14.2節(jié))

當(dāng)接頭裝配管理不善時(shí)，泄漏原因的排查工作將難以進(jìn)行，此時(shí)往往是供應(yīng)商和裝配工互相推諉責(zé)任，而他們中的任何一方都沒(méi)有足夠證據(jù)表明泄漏原因。然而事實(shí)上，螺栓法蘭接頭的泄漏多半是由人為操作不當(dāng)所引發(fā)[18]，為強(qiáng)化操作人員的責(zé)任意識(shí)，保障接頭質(zhì)量，指南在正文14節(jié)要求接頭組裝記錄應(yīng)包括如下內(nèi)容：(1)接頭位置或標(biāo)志；(2)接頭種類(lèi)和尺寸；(3)法蘭、緊固件、螺栓墊片(包括螺母或墊片承載表面)和法蘭墊片的規(guī)格和條件；(4)日期(裝配、拆卸、壓力試驗(yàn)等)；(5)裝配工人的姓名；(6)監(jiān)管或負(fù)責(zé)人的姓名；(7)拆卸方法；(8)拆卸困難項(xiàng)；(9)泄漏歷史；(10)使用的螺栓、螺母和墊片；(11)平整度測(cè)量；(12)使用的組裝順序和擰緊方法；(13)未預(yù)料到的問(wèn)題及其解決方案；(14)工具參數(shù)；(15)工具使用或安全問(wèn)題；(16)關(guān)于后續(xù)組裝順序和接頭維護(hù)修理的建議。

通過(guò)以上信息，維護(hù)人員在后期對(duì)相關(guān)接頭進(jìn)行檢修時(shí)即可快速地識(shí)別接頭的連接狀態(tài)，在發(fā)生泄漏時(shí)也可根據(jù)記錄文件明確各方責(zé)任。此外，在根據(jù)記錄所提供的信息進(jìn)行拆卸檢查時(shí)，操作人員可以方便地選擇拆卸工具，更換相關(guān)零部件，有效地規(guī)避拆卸過(guò)程中可能出現(xiàn)的困難與風(fēng)險(xiǎn)。

近年來(lái)，通過(guò)應(yīng)用附錄A控制組裝人員的專(zhuān)業(yè)水平，并由組裝記錄手段提升其責(zé)任意識(shí)，工廠(chǎng)發(fā)生泄漏事故的數(shù)量日趨減少[19]。然而相較之下，我國(guó)目前尚無(wú)針對(duì)螺栓接頭組裝的質(zhì)量控制規(guī)范，大量的螺栓法蘭接頭安裝質(zhì)量仍得不到保障，因此，我國(guó)相關(guān)部門(mén)應(yīng)盡快提出切實(shí)可操作的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從業(yè)人員也應(yīng)提高關(guān)于螺栓連接安裝質(zhì)量對(duì)法蘭密封結(jié)構(gòu)完整性影響的認(rèn)識(shí)，共同確保螺栓連接的裝配質(zhì)量，從源頭上降低各處接頭發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 金屬環(huán)墊片(RTJ)和透鏡式墊片(附錄F-3)

在高溫高壓的狀態(tài)下，軟墊片將無(wú)法滿(mǎn)足接頭的密封要求，這時(shí)往往要使用金屬環(huán)墊片或透鏡式墊片來(lái)進(jìn)行密封，然而目前針對(duì)金屬環(huán)墊片的研究很少[20]。因此，在應(yīng)用金屬環(huán)墊片時(shí)緊固方法往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定[21]，然而金屬環(huán)墊片和透鏡式墊片的密封效果對(duì)法蘭對(duì)中與否，軸向位移程度十分敏感，應(yīng)用于大尺寸法蘭(>DN300)時(shí)更是如此，文獻(xiàn)[22]中特別強(qiáng)調(diào)尺寸公差、表面光潔度以及硬度對(duì)金屬環(huán)墊片密封性能的影響，指出即便微小的誤差也可能引發(fā)接頭嚴(yán)重的密封問(wèn)題。

2013版指南新增附錄F-3節(jié)關(guān)于金屬環(huán)墊片以及透鏡式墊片的討論，為降低法蘭對(duì)中程度以及軸向位移對(duì)該類(lèi)墊片密封性能的影響，指南推薦使用螺栓組擰緊法進(jìn)行安裝，此方案通過(guò)在裝配過(guò)程中同步擰緊多個(gè)螺栓，降低彈性交互作用對(duì)墊片應(yīng)力分布的影響，并在緊固過(guò)程中對(duì)法蘭面之間的間隙實(shí)時(shí)測(cè)量、確保墊片正確安裝，這一舉措既能夠減少安裝工作量，還可以降低彈性交互作用的影響，使墊片上的應(yīng)力分布更加均勻，從而實(shí)現(xiàn)接頭的有效密封。

近年來(lái)，伴隨石油化工行業(yè)的發(fā)展，需要在高溫、高壓工況下服役的設(shè)備越來(lái)越多，金屬環(huán)墊片和透鏡式墊片以其耐高溫、耐高壓的特性獲得廣泛的應(yīng)用，但是在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的質(zhì)量一直得不到有效保障[23]。國(guó)內(nèi)相關(guān)部門(mén)應(yīng)在結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及新版指南附錄F-3節(jié)提出的意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，盡早提出安裝質(zhì)量控制規(guī)范，切實(shí)保障相關(guān)接頭的密封可靠性。

3.3 螺栓目標(biāo)扭矩計(jì)算方法的修訂(附錄J)

3.3.1 幾種不同的目標(biāo)扭矩計(jì)算公式

墊片實(shí)現(xiàn)有效密封應(yīng)力的范圍往往比較廣，所以對(duì)目標(biāo)扭矩進(jìn)行精確計(jì)算往往是不必要的。大量的工程實(shí)踐表明，目標(biāo)扭矩能否準(zhǔn)確施加很大程度上受接觸面摩擦狀態(tài)的影響[24]，而摩擦狀態(tài)受制造公差、螺紋新舊程度、螺母尺寸以及接觸面間潤(rùn)滑狀態(tài)等因素影響難以確定，在施加過(guò)程中也會(huì)受到各種因素的影響[25]，文獻(xiàn)[26]報(bào)道國(guó)內(nèi)螺栓安裝應(yīng)力的誤差甚至在20%以上，因此，相較于精確計(jì)算目標(biāo)扭矩，確保所施加的扭矩和目標(biāo)載荷一致對(duì)螺栓接頭的有效密封更重要。

基于以上考慮，指南在2013年版附錄J中將目標(biāo)扭矩的計(jì)算公式(1)更改為式(2)，一定程度上對(duì)目標(biāo)扭矩T的計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)化[27]。

(1)

式中T——目標(biāo)扭矩，N·mm;

F——目標(biāo)載荷，N;

dn——螺栓承載面直徑，mm;

fn——螺栓與法蘭間的摩擦系數(shù);

d2——節(jié)圓直徑，mm;

f2——螺紋摩擦系數(shù);

α——牙型角，(°);

λ——螺紋升角，(°)。

(2)

式中F——目標(biāo)螺栓拉力載荷，N；

p——螺距，mm；

μt——螺紋的摩擦系數(shù)；

d2——節(jié)圓直徑，mm；對(duì)于公制螺紋，

d2=d-0.6495p；

β——牙型角，(°)；

De——螺母面的有效承壓直徑，mm；

μn——螺母面或螺栓頭的摩擦系數(shù)。

對(duì)于公制螺栓，式(2)代入常數(shù)可以簡(jiǎn)化為：

(3)

式中 0.16p——拉伸螺栓的扭矩,N·mm；

0.58μtd2——克服螺紋摩擦的扭矩，N·mm；

Deμn/2——克服表面摩擦的扭矩，N·mm。

式(3)為VDI 2230—2015[28]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定擰緊力矩的計(jì)算公式，該標(biāo)準(zhǔn)是全球通用的緊固件計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，至今已發(fā)展30余年。式(1)理論公式，形式復(fù)雜但結(jié)果準(zhǔn)確，式(3)與式(1)相比得到極大簡(jiǎn)化，其有效性在工程應(yīng)用中也已得到廣泛驗(yàn)證。

此外，在附錄K中還介紹了計(jì)算目標(biāo)扭矩T的螺母系數(shù)法，形式如下：

(4)

式中K——螺母系數(shù)，一般比μn大0.04;

D——螺栓公稱(chēng)直徑，mm;

F——目標(biāo)螺栓力，N。

3.3.2 關(guān)于新舊目標(biāo)扭矩計(jì)算公式的討論

為比較不同目標(biāo)扭矩計(jì)算公式之間的差異，選取DN80，Class300規(guī)格法蘭在常溫工況下進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)壓力5 MPa，墊片選自HG/T 20631—2009《鋼制管法蘭纏繞式墊片》[29]，相關(guān)許用參數(shù)取自API 660[30]，討論不同扭矩轉(zhuǎn)換公式計(jì)算結(jié)果的差異，計(jì)算參數(shù)如表1，2所示。

表1 螺栓法蘭參數(shù)

表2 墊片螺栓許用應(yīng)力

依據(jù)指南附錄O《螺栓安裝應(yīng)力的計(jì)算》中所列方法，計(jì)算流程見(jiàn)表3，校驗(yàn)流程見(jiàn)表4。

表3 螺栓應(yīng)力計(jì)算流程

注：Sbsel：密封所需螺栓力，MPa；Ag：墊片承載面積，mm2；nb：螺栓數(shù)量；Ab：螺栓承載面積，mm2

表4 螺栓應(yīng)力校驗(yàn)流程

注：Pmax：最大設(shè)計(jì)壓力，MPa；GI.D：墊片外徑，mm；θgmax：工作溫度下墊片最大偏轉(zhuǎn)角，(°)；θf(wàn)max：螺栓許用應(yīng)力下法蘭最大偏轉(zhuǎn)角，(°)

由表3，4計(jì)算并校驗(yàn)可得安裝所需的螺栓應(yīng)力為297.08 MPa，由Fbsel=SbselAb可得:Fbsel=65 476 N，即螺栓所需預(yù)緊力為65 476 N，以此預(yù)緊力對(duì)各目標(biāo)扭矩計(jì)算公式進(jìn)行比較說(shuō)明。

查取螺栓計(jì)算手冊(cè)[31]及指南附錄H，相關(guān)參數(shù)如表5所示。

表5 M20-2.5公制螺栓尺寸參數(shù)

不同摩擦系數(shù)取值的各公式計(jì)算結(jié)果如表6和圖1所示。誤差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表7，其中誤差統(tǒng)計(jì)以原扭矩計(jì)算公式結(jié)果為基準(zhǔn)。

表6 不同目標(biāo)扭矩公式的計(jì)算結(jié)果 N·m

圖1 不同扭矩公式計(jì)算結(jié)果差異

由圖1可以看出，當(dāng)采用相同的計(jì)算公式時(shí)，不同取值的摩擦系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響很大。以理論公式為例，若以不同取值的摩擦系數(shù)計(jì)算目標(biāo)扭矩所得結(jié)果的平均值為基準(zhǔn)，兩次計(jì)算結(jié)果之間誤差達(dá)25%，而對(duì)不同扭矩轉(zhuǎn)換公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較可知，摩擦系數(shù)取值無(wú)論是0.12還是0.16，三者之間的計(jì)算結(jié)果誤差均在15%以?xún)?nèi)，其中新版目標(biāo)扭矩計(jì)算結(jié)果值均低于舊版10%左右，相比扭矩施加過(guò)程所產(chǎn)生的誤差(>20%)完全在可接受范圍內(nèi)。

由以上分析可知，摩擦系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響要比不同目標(biāo)扭矩計(jì)算公式的選取對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響更大，在保障目標(biāo)扭矩準(zhǔn)確施加的前提下，選用形式簡(jiǎn)單的公式計(jì)算目標(biāo)扭矩，其結(jié)果在工程上是可接受的。在3種目標(biāo)扭矩轉(zhuǎn)換公式中，附錄K所述螺母系數(shù)法形式最簡(jiǎn)單，計(jì)算量最小，舊版目標(biāo)扭矩計(jì)算公式形式最復(fù)雜，計(jì)算量最大，因此，基于計(jì)算量與工程實(shí)踐適用性考慮，附錄K中的螺母系數(shù)法最為方便，這也是我國(guó)將螺母系數(shù)法作為目標(biāo)扭矩計(jì)算首選方案的原因之一。

4 結(jié)語(yǔ)

螺栓法蘭連接在壓力容器與管道中應(yīng)用廣泛，如何確保螺栓法蘭接頭的正確安裝對(duì)壓力容器與管道設(shè)置的安全運(yùn)行具有重要意義。本文對(duì)ASME PCC-1—2013的修訂內(nèi)容進(jìn)行介紹，其修訂的主要目的在于促進(jìn)提高螺栓接頭的安裝質(zhì)量，如新增數(shù)項(xiàng)螺栓接頭組裝記錄內(nèi)容、用以督促組裝人員提高其責(zé)任意識(shí)，于附錄A中提出認(rèn)證螺栓法蘭裝配人員的操作資質(zhì)的具體要求，用以規(guī)范化螺栓安裝從業(yè)人員資質(zhì)認(rèn)證工作，將附錄J中螺栓目標(biāo)扭矩的計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)化，都是為了人們將更多的精力放在螺栓接頭裝配的工作上。ASME PCC-1—2013的出版為規(guī)范化螺栓法蘭安裝從業(yè)人員做出了巨大貢獻(xiàn)，可以預(yù)見(jiàn)的是，在通過(guò)指南附錄A要求的資質(zhì)認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)安裝人員的操作下，由安裝質(zhì)量所引起的法蘭接頭泄漏情況將得到顯著的改善。針對(duì)螺栓安裝人員的培訓(xùn)，歐盟也提出了自己的規(guī)范EN 1591-4[32]，而國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)針對(duì)螺栓法蘭連接裝配從業(yè)人員操作資質(zhì)考核的具體規(guī)范，國(guó)內(nèi)大量的螺栓接頭安裝質(zhì)量仍得不到有效保障。因此，就如何確保螺栓連接裝配作業(yè)的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)引起國(guó)內(nèi)相關(guān)部門(mén)、企業(yè)的重視與研究，并盡快提出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范安裝操作，確保螺栓法蘭接頭的密封可靠性。