基于泄漏率的管法蘭用墊片系數(shù)測試方法

ICS23.040.60

CCSJ15

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—XXXX

`

基于泄漏率的管法蘭用墊片參數(shù)測試方法

Testproceduresofgasketparametersbasedonleakagerateforthepipeflangejoints

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言..................................................................................II

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語和定義..........................................................................1

4試驗(yàn)設(shè)備通用要求....................................................................2

5試樣................................................................................3

6試驗(yàn)條件............................................................................3

7最大墊片應(yīng)力Qsmax和卸載彈性模量EG的測定..............................................3

8蠕變松弛因子PQR和蠕變量ΔeGC的測定....................................................7

9最小裝配墊片應(yīng)力Qmin(L)和最小工作墊片應(yīng)力Qsmin(L)的測定...................................8

10軸向熱膨脹系數(shù)αG的確定...........................................................10

11靜摩擦系數(shù)μG的確定...............................................................10

12試驗(yàn)報(bào)告..........................................................................10

附錄A（資料性）通用試驗(yàn)臺(tái)...........................................................12

附錄B（資料性）壓縮和壓縮蠕變試驗(yàn)臺(tái).................................................13

附錄C（資料性）室溫泄漏測試試驗(yàn)臺(tái)...................................................14

附錄D（資料性）允許使用可更換壓板的泄漏測試試驗(yàn)臺(tái)...................................15

附錄E（資料性）服役條件下測得泄漏率的可轉(zhuǎn)換性.......................................16

附錄F（資料性）模擬長期高溫下密封參數(shù)Qsmin(L)的測試試驗(yàn)臺(tái)..............................17

附錄G（資料性）確定墊片靜摩擦系數(shù)μG的推薦方法.......................................18

I

GB/TXXXXX—XXXX

基于泄漏率的管法蘭用墊片參數(shù)測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了GB/T17186.2所需墊片參數(shù)的測試方法和試驗(yàn)步驟。

本文件適用于非金屬平墊片、半金屬墊片、金屬墊片，其中純彈性體、僅含顆粒填料或僅由顆粒增

強(qiáng)的彈性體墊片除外。

注：本文件所給試驗(yàn)步驟也可適用于其他形狀和尺寸的墊片。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T4622.1-2022管法蘭用纏繞式墊片第1部分：PN系列

GB/T4622.2-2022管法蘭用纏繞式墊片第2部分：Class系列

GB/T9124.1鋼制管法蘭第1部分：PN系列

GB/T9124.2鋼制管法蘭第2部分：Class系列

GB/T17186.2管法蘭連接計(jì)算方法第2部分：基于泄漏率的計(jì)算方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

最大墊片應(yīng)力maximumgasketstress

Qsmax

在規(guī)定溫度下，墊片不發(fā)生壓潰、破裂、壓縮失效或受壓面損傷等形式的失效時(shí)，允許在墊片上施

加的最大墊片應(yīng)力。

3.2

最小裝配墊片應(yīng)力minimumgasketstressrequiredforleakagerateclassLonassembly

Qmin(L)

在室溫下安裝墊片時(shí)，所施加的確保在測試內(nèi)壓下法蘭面之間密封等級達(dá)到L時(shí)的最小墊片應(yīng)力。

3.3

最小工作墊片應(yīng)力minimumgasketstressrequiredforleakagerateclassLafteroff-loading

QSmin(L)

工作條件（使用溫度和測試內(nèi)壓）下墊片卸載后為保持密封等級L所需的最小墊片應(yīng)力。

3.4

密封等級tightnessclass

L

不同泄漏率范圍。

1

GB/TXXXXX—XXXX

3.5

蠕變松弛因子creeprelaxationfactor

PQR

長時(shí)間暴露在工作溫度下，墊片應(yīng)力的松弛特性，即殘余墊片應(yīng)力與初始墊片應(yīng)力之比。

3.6

墊片卸載彈性模量unloadingmodulusofelasticity

EG

墊片卸載時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變的比值，其值的大小由初始壓縮載荷卸載至1/3時(shí)，墊片的回彈厚度確定。

3.7

軸向熱膨脹系數(shù)axialcoefficientofthermalexpansion

αG

使用溫度范圍內(nèi)和墊片應(yīng)力下，單位溫度變化所導(dǎo)致的軸向長度量值的變化。

3.8

蠕變量changeingasketthicknessduetocreep

ΔeGc

墊片在加載完成至試驗(yàn)結(jié)束，由蠕變引起的厚度的附加變化量。

3.9

靜摩擦系數(shù)staticfrictionfactor

μG

在工作條件下，墊片和法蘭密封面之間的靜摩擦力與正壓力的比值。

3.10

墊片壓縮應(yīng)力gasketstress

QA

卸載前墊片的應(yīng)力值。

4試驗(yàn)通用要求

4.1通用試驗(yàn)裝置、壓縮和蠕變試驗(yàn)裝置、室溫下泄漏測試試驗(yàn)裝置以及允許使用可更換壓板的泄漏

測試試驗(yàn)裝置示意圖分別見附錄A～附錄D。

4.2試驗(yàn)壓板和加熱板厚度與直徑之比應(yīng)不小于1/3，壓板材料的彈性模量應(yīng)為195GPa～210GPa，

密封面硬度應(yīng)為40HRC～50HRC，粗糙度Ra應(yīng)在3.2μm~6.3μm范圍內(nèi)。

4.3對于規(guī)格為DN40/PN40的墊片試樣，試驗(yàn)壓板突面的尺寸應(yīng)符合GB/T9124.1的規(guī)定；對于規(guī)

格為DN100(NPS4)/Class300的墊片，試驗(yàn)壓板突面的尺寸應(yīng)符合GB/T9124.2的規(guī)定。

4.4在蠕變松弛因子PQR和最大墊片應(yīng)力Qsmax試驗(yàn)時(shí)，為防粘黏，可在墊片和壓板之間放置厚度不大于

0.05mm的鋁箔、不銹鋼箔或其他金屬薄片，并在試驗(yàn)報(bào)告中記錄。金屬箔或薄片不應(yīng)重復(fù)使用。

4.5試驗(yàn)時(shí)需監(jiān)測墊片的壓縮量，泄漏試驗(yàn)除外。測量墊片壓縮量時(shí)，可沿試驗(yàn)壓板圓周方向每隔120

o放置一個(gè)位移傳感器，或在中心位置放置一個(gè)位移傳感器。

4.6聚四氟乙烯（PTFE）墊片的加載和卸載速率為0.1MPa/s，其他墊片的測試加載和卸載速率均為

0.5MPa/s。

4.7高溫試驗(yàn)的升溫速率為2℃/min。

4.8泄漏量試驗(yàn)可根據(jù)密封等級采用不同的測試方法。對于新的、高性能的密封材料和墊片型式，推

薦采用質(zhì)譜儀。

4.9所有試驗(yàn)的墊片初始厚度值為室溫下,施加1MPa的墊片應(yīng)力并保持1min后測定的墊片厚度值。

2

GB/TXXXXX—XXXX

5試樣

5.1試樣選擇

5.1.1對于墊片，選取DN40/PN40或DN100(NPS4)/Class300的墊片為試樣。

5.1.2對于板材，選取內(nèi)徑Di和外徑Do分別為：Di49.0mm，Do92.0mm（Class系列）、Di115.0mm，

Do148.0mm（PN系列）的板材為試樣。

5.2試樣數(shù)量

從同一樣本中隨機(jī)選取若干個(gè)試樣，并隨機(jī)抽取不少于三個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。

5.3預(yù)處理

試驗(yàn)前，將試樣在溫度為（23±5）℃、相對濕度為（50±6）%的環(huán)境中放置至少48h。試樣從上

述環(huán)境中取出到試驗(yàn)開始前應(yīng)不超過30min。

5.4預(yù)處理后試樣尺寸測量

5.4.1墊片厚度用精度不低于0.01mm的量具測量，以等弧三點(diǎn)測量值的算術(shù)平均值為測量結(jié)果。

5.4.2墊片直徑（內(nèi)徑Di和外徑Do）用精度不低于0.10mm的量具測量，以等弧三點(diǎn)測量值的算術(shù)平

均值為測量結(jié)果。

5.4.3若墊片有內(nèi)環(huán)或定位環(huán)，且與密封元件相關(guān)，還應(yīng)測量并記錄內(nèi)環(huán)或定位環(huán)的厚度。

6試驗(yàn)條件

試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)保持在（23±5）℃，試驗(yàn)壓板的溫度應(yīng)保持在（23℃±2）℃。當(dāng)進(jìn)行高溫試驗(yàn)時(shí)，

推薦采用表1中的溫度值。

表1高溫試驗(yàn)推薦的測試溫度

T/（℃）50100125150175200225250275300350400450500550600

7最大墊片應(yīng)力Qsmax和卸載彈性模量EG的測定

7.1試驗(yàn)溫度

試驗(yàn)可在室溫或高溫下進(jìn)行。

7.2試驗(yàn)步驟

7.2.1將墊片應(yīng)力（基于墊片初始面積）以一定的速率（見4.6）加載至20MPa，保持5min后記錄

墊片厚度。

7.2.2若進(jìn)行高溫試驗(yàn)，則在7.2.1的基礎(chǔ)上以一定的升溫速率（見4.7）將溫度升至規(guī)定值，保溫

15min后再記錄墊片厚度。

7.2.3將墊片應(yīng)力以一定的速率（見4.6）卸載至6.7MPa（20MPa的1/3），保持5min后記錄墊片

厚度。

7.2.4按表2所示的墊片應(yīng)力對墊片循環(huán)加載（見7.2.1）和卸載（見7.2.3），每次均需記錄墊片厚

度，直到墊片發(fā)生壓潰或達(dá)到試驗(yàn)機(jī)的最大載荷，或達(dá)到制造商規(guī)定的最大墊片應(yīng)力。

3

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表2墊片應(yīng)力

單位為兆帕

之后每次增加

加載QAi203040506080100120140160

20MPa

之后每次增加

卸載QAi/36.71013.316.72026.733.34046.753.5

6.7MPa

7.2.5繪制如圖1所示的溫度-時(shí)間曲線、墊片應(yīng)力-時(shí)間曲線以及墊片厚度-時(shí)間曲線圖。

標(biāo)引序號和符號說明：

T——溫度；

t——時(shí)間；

e——墊片厚度；

1——溫度曲線；

2——墊片應(yīng)力曲線；

3——墊片厚度曲線；

4——墊片壓潰；

5——QSmax=180MPa；

圖1Qsmax和EG的測定步驟和數(shù)據(jù)處理示意

7.3最大墊片應(yīng)力Qsmax的確定

7.3.1墊片壓潰前的加載循環(huán)對應(yīng)的墊片應(yīng)力即為該溫度下的最大墊片應(yīng)力Qsmax，如圖1所示；或?qū)?/p>

單位墊片應(yīng)力下墊片厚度減薄量與墊片應(yīng)力的關(guān)系曲線作圖，如圖2所示，減薄量激增的前一個(gè)循環(huán)所

對應(yīng)的應(yīng)力值即為最大墊片應(yīng)力Qsmax。

4

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標(biāo)引符號說明：

QA——墊片壓縮應(yīng)力；

ΔeQA——單位墊片應(yīng)力下墊片厚度減薄量。

圖2Qsmax的確定

7.3.2若墊片未觀察到壓潰，且沒有損壞的跡象，則可認(rèn)為Qsmax為施加的最大應(yīng)力。

7.3.3若墊片試樣未觀察到壓潰，但存在損壞的跡象，則需要按圖3的流程做進(jìn)一步的試驗(yàn)以確定Qsmax

值。

圖3進(jìn)一步確定Qsmax的試驗(yàn)步驟

7.3.4若上述流程中PQR試驗(yàn)的PN40/DN40墊片內(nèi)孔直徑減少到43mm以下或DN100（NPS4）/Class

300減少到90mm以下，則認(rèn)為墊片應(yīng)力已超出Qsmax值。

7.3.5對于GB/T4622.1-2022的纏繞式墊片，將纏繞層壓縮至定位環(huán)厚度或環(huán)發(fā)生屈曲，或纏繞層爆

5

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裂的墊片應(yīng)力值即為最大墊片應(yīng)力Qsmax。

7.3.6對于GB/T4622.2-2022的纏繞式墊片，發(fā)生環(huán)屈曲或纏繞層爆裂的墊片應(yīng)力值即為最大墊片應(yīng)

力Qsmax。

7.4卸載彈性模量EG的確定

7.4.1加載和回彈曲線見圖4，每次載荷循環(huán)都可計(jì)算卸載彈性模量。

a)加載曲線b）回彈曲線

標(biāo)引序號和符號說明：

1——蠕變；

t——時(shí)間；

QA——墊片壓縮應(yīng)力；

Δe——墊片厚度減薄量。

圖4加載和回彈曲線

7.4.2卸載彈性模量EG值（見圖5）按式（1）計(jì)算。

·····················································(1)

2???

GA?

式中：?=3?×??

QA——墊片壓縮應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

——以應(yīng)力QA保壓后的墊片厚度，單位為毫米（mm）；

ΔeG——從QA卸載到1/3QA的墊片厚度減薄量，單位為毫米（mm）。

?QA

6

GB/TXXXXX—XXXX

標(biāo)引序號說明：

1——蠕變。

圖5EG的確定

8蠕變松弛因子PQR和蠕變量ΔeGC的測定

8.1試驗(yàn)步驟

8.1.1以一定加載速率（見4.6）對試驗(yàn)墊片加載至規(guī)定的墊片應(yīng)力Ql。

8.1.2保持載荷5min，記錄此時(shí)墊片厚度作為墊片蠕變階段初始厚度，再以一定升溫速率（見4.7）

將試驗(yàn)壓板溫度升高至規(guī)定值。

8.1.3將溫度保持4h不變，記錄此時(shí)的殘余墊片應(yīng)力Q2和最終墊片厚度。

8.1.4計(jì)算PQR和ΔeGc。

8.1.5記錄試驗(yàn)后的墊片狀態(tài)。

8.2蠕變松弛因子PQR和蠕變量ΔeGC的計(jì)算

按式（2）和式（3）計(jì)算蠕變松弛因子PQR和蠕變量ΔeGC，墊片受壓面積AG通過式（4）計(jì)算得出。

=··························································(2)

?2

?QR?1

···········································(3)

?G×?1×(1??QR[K,Q1,T])

1

??GC[K,Q,T]=?

=（）··················································(4)

?22

Gss

式中：?4???

PQR——蠕變松弛因子；

Ql——初始墊片應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

Q2——?dú)堄鄩|片應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

——在K、Q1和T條件下的墊片蠕變量，單位為毫米（mm）；

GC[K,Q1,T]

??7

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K——試驗(yàn)壓板剛度，PN系列法蘭的典型剛度為500kN/mm，Class系列法蘭的典型剛度為1500kN/mm；

T——測試溫度，單位為攝氏度（℃）；

2

AG——墊片受壓面積，單位為平方毫米（mm）；

Ds——墊片外徑Do、試驗(yàn)壓板與墊片接觸的外徑或突面外徑中的較小值，單位為亳米（mm）；

ds——墊片內(nèi)徑Di、試驗(yàn)壓板與墊片接觸的內(nèi)徑或突面內(nèi)徑中的較大值，單位為亳米（mm）。

9最小裝配墊片應(yīng)力Qmin(L)和最小工作墊片應(yīng)力Qsmin(L)的測定

9.1試驗(yàn)介質(zhì)和設(shè)備

試驗(yàn)氣體應(yīng)為氦氣，當(dāng)泄漏率低于10-3mg/(m·s)時(shí)，應(yīng)采用氦檢漏儀。

9.2試驗(yàn)步驟

9.2.1將墊片應(yīng)力以一定的速率（見4.6）加載至5MPa，保持5min，打開內(nèi)壓至40bar，保持20min

或至泄漏率穩(wěn)定（20min內(nèi)泄漏率變化不超過2%）后測量泄漏率。

9.2.2繼續(xù)以相同的速率將墊片應(yīng)力加載至10MPa，保持5min，至泄漏率穩(wěn)定后測量泄漏率。

9.2.3將墊片應(yīng)力以一定的速率（見4.6）卸載至5MPa，保持5min，至泄漏率穩(wěn)定后測量泄漏率。

9.2.4按表3所示的有效墊片應(yīng)力對墊片循環(huán)加載和卸載，直到完成160MPa下的加載和卸載循環(huán)，

或下一次加載值超過Qsmax為止。

表340bar下確定Qmin(L)和Qsmin(L)時(shí)所需的加載和卸載墊片應(yīng)力

加載有效墊片應(yīng)力/MPa卸載有效墊片應(yīng)力/MPa

5不卸載

105

2010,5

4020,10,5

6020,10,5

8040,20,10,5

10040,20,10,5

120不卸載

140不卸載

16080,40,20,10,5

9.3有效墊片應(yīng)力

有效墊片應(yīng)力Q按式（5）計(jì)算：

·········································(5)

2

AsG

式中：?=??[(?×(?/4)×?)/?]

QA——墊片壓縮應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

P——介質(zhì)內(nèi)壓，此處P=40bar；

ds——墊片內(nèi)徑Di、試驗(yàn)壓板與墊片接觸的內(nèi)徑或突面內(nèi)徑中的較大值，單位為亳米（mm）；

8

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2

AG——墊片的受壓面積（見式4），單位為平方毫米（mm）。

9.4Qmin(L)和Qsmin(L)的確定

9.4.1繪制有效墊片應(yīng)力和泄漏率曲線，如圖6所示。圖中L的下標(biāo)表示該密封等級允許的最大泄漏

率，該值可隨密封等級定義的不同而改變。

標(biāo)引序號和符號說明：

1——測量點(diǎn)；

2——加載；

3——卸載；

4——L0.0001時(shí)的Qmin(L)；

5——L0.0001時(shí)的Qsmin(L)；

Q——有效墊片應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

L——泄漏率，單位為毫克每米每秒〔mg/(m·s)〕。

圖6泄漏率與墊片應(yīng)力圖（內(nèi)壓為40bar）

9.4.2規(guī)定密封等級L對應(yīng)的水平線與圖中實(shí)線（加載曲線）的交點(diǎn)即為維持密封等級L所需的最小

安裝墊片應(yīng)力Qmin(L)，和虛線（卸載曲線）的交點(diǎn)即為維持密封等級L所需的最小工作墊片應(yīng)力Qsmin(L)。

9.4.3其他泄漏率等級對應(yīng)Qmin(L)和Qsmin(L)的值可通過插值獲得。

9.5其他內(nèi)壓下Qsmin(L)的確定

選擇其他內(nèi)壓進(jìn)行測試時(shí)，也可獲得對應(yīng)的Qsmin(L),并可繪制不同密封等級下有效墊片應(yīng)力隨測試內(nèi)

壓的變化曲線，如圖7所示。

9

GB/TXXXXX—XXXX

標(biāo)引符號說明：

P——介質(zhì)內(nèi)壓；

Q——有效墊片應(yīng)力。

圖7Qsmin(L)與內(nèi)壓和密封等級的關(guān)系

9.6高溫下最小工作墊片應(yīng)力Qsmin(L)的測定

考慮長時(shí)間加熱老化的裝置見附錄F的圖F.1。

對于不需考慮熱老化的材料，其高溫測試時(shí)可用圖C.1中室溫泄漏裝置中的金屬材料和彈性體“O”

型圈，該“O”型圈可用于300℃及以下溫度。

高溫下測試不同壓力下的墊片泄漏率時(shí)，優(yōu)先使用質(zhì)譜儀，尤其是使用外置容器升壓的情況。

10軸向熱膨脹系數(shù)αG的確定

10.1對于金屬墊片，直接選用有關(guān)材料性質(zhì)手冊的熱膨脹系數(shù)值。

10.2其他類型的墊片可使用法蘭金屬的熱膨脹系數(shù)值。

11靜摩擦系數(shù)μG的確定

靜摩擦系數(shù)的測定方法見附錄G。

12試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：

a)本文件編號；

b)墊片類型和規(guī)格（若墊片為半金屬墊片，說明其類型和具體結(jié)構(gòu)）；

c)墊片尺寸；

d)墊片材料；

e)壓縮曲線；

f)泄漏曲線；

10

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g)墊片參數(shù)或墊片性能及相應(yīng)的測試條件（墊片應(yīng)力、溫度、試驗(yàn)時(shí)間，模擬法蘭的試驗(yàn)壓板

剛度等），包括試驗(yàn)結(jié)果的單一值或多次試驗(yàn)的平均值；

h)試驗(yàn)后墊片的形狀和尺寸，以及墊片變化，如裂紋、斷層、分層、氣泡和變形等（可附照片

說明）；

i)若使用非本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)壓板，給出其詳細(xì)信息；

j)測試者姓名；

k)測試日期；

l)實(shí)驗(yàn)室名稱。

11

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A

A

附錄A

（資料性）

通用試驗(yàn)臺(tái)

墊片參數(shù)測試通用試驗(yàn)臺(tái)見圖A.1。

標(biāo)引序號說明：

1、3、7——試驗(yàn)臺(tái)架；

2——測試裝置；

4——定位裝置；

5、6——載荷傳感器和測量；

8——載荷控制；

9——對中球型接頭；

10——液壓缸；

11——液壓控制。

圖A.1通用試驗(yàn)臺(tái)示意

12

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B

B

附錄B

（資料性）

壓縮和壓縮蠕變試驗(yàn)臺(tái)

壓縮、壓縮蠕變和蠕變松弛試驗(yàn)臺(tái)見圖B.1。

標(biāo)引序號說明：

1——加熱器；

2——冷卻塊；

3——冷卻劑通道；

4——保溫層；

5——外套；

6——加熱塊；

7——EN10263-4中材料代號為1.7035的鋼制可更換測試板；

8——試樣；

9——定位器；

10——間隔塊；

11——測量桿；

12——位移傳感器；

13——加載裝置；

14——力測量；

15——位移測量；

16——加熱控制；

17——試驗(yàn)控制；

18——溫度測量；

19——液壓缸。

圖B.1壓縮、壓縮蠕變和蠕變松弛試驗(yàn)臺(tái)示意

13

GB/TXXXXX—XXXX

C

C

附錄C

（資料性）

室溫泄漏測試試驗(yàn)臺(tái)

室溫泄漏測試試驗(yàn)臺(tái)見圖C.1。

標(biāo)引序號說明：

1——液壓缸；

2——定位裝置；

3——試驗(yàn)墊片；

4——壓力控制器；

5——壓力測量；

6——質(zhì)量流量計(jì)；

7——流量記錄儀；

8——加載裝置；

9——間隔塊；

10——泄漏收集器；

11——O形環(huán)；

12——?dú)怏w量管。

圖C.1室溫下泄漏測試試驗(yàn)臺(tái)示意

14

GB/TXXXXX—XXXX

D

D

附錄D

（資料性）

允許使用可更換壓板的泄漏測試試驗(yàn)臺(tái)

允許使用可更換壓板的泄漏測試試驗(yàn)臺(tái)見圖D.1。

標(biāo)引序號說明：

1——O形密封環(huán)；

2——試驗(yàn)氣體進(jìn)口；

3——泄漏氣體出口；

4——固定在試驗(yàn)區(qū)域外的壓板。

圖D.1允許使用可置換壓板的泄漏試驗(yàn)臺(tái)示意

15

GB/TXXXXX—XXXX

E

E

附錄E

（資料性）

服役條件下測得泄漏率的可轉(zhuǎn)換性

為更精確地確定Qsmin(L），允許在本文件正文測定Qsmin(L)值步驟中使用規(guī)定泄漏率水平下的安裝墊片應(yīng)

力。然而，本文件所測定的Qsmin(L)值不可用于在實(shí)際服役條件下計(jì)算螺栓法蘭接頭的泄漏率。

16

GB/TXXXXX—XXXX

F

F

附錄F

（資料性）

模擬長期高溫下密封參數(shù)Qsmin(L)的測試試驗(yàn)臺(tái)

模擬長期高溫下密封參數(shù)Qsmin(L)的測試試驗(yàn)臺(tái)見圖F.1。

標(biāo)引序號說明：

1——液壓試驗(yàn)機(jī)壓板；

2——加熱器；

3——進(jìn)氣口；

4——螺母；

5——襯墊；

6——碟簧；

7——墊片；

8——加長套管；

9——螺栓；

10——墊片密封；

11——取樣點(diǎn)；

12——圓柱外殼；

13——波紋管密封。

圖F.1熱老化墊片密封參數(shù)的測量示意

17

GB/TXXXXX—XXXX

G

G

附錄G

（資料性）

確定墊片靜摩擦系數(shù)μG的推薦方法

墊片靜摩擦系數(shù)μG用于評估螺栓法蘭連接平衡所作用的剪力和扭矩的能力。對于采用浮動(dòng)型螺栓

法蘭連接，墊片和法蘭之間的摩擦可限制各種外載的影響。

將第4章描述的試驗(yàn)裝備與一外部加熱板連接（如圖G.1所示），即可用于本附錄推薦的試驗(yàn)方法。

外部加熱板可以通過液壓張緊器沿徑向移動(dòng)，并插在兩個(gè)的原有試驗(yàn)壓板之間，墊片位于兩試驗(yàn)壓板的

各一側(cè)。為了確定靜摩擦系數(shù)，需要獲知產(chǎn)生徑向移動(dòng)的徑向載荷。通過測量施加到墊片和中央壓板上

的軸向載荷，以及用于啟動(dòng)墊片徑向移動(dòng)的液壓力，可以確定靜摩擦系數(shù)。

試驗(yàn)步驟：

——施加初始墊片應(yīng)力（如20MPa）；

——根據(jù)墊片類型施加合適的測試溫度；

——將溫度和墊片應(yīng)力保持4h；

——將墊片應(yīng)力降至規(guī)定最小墊片應(yīng)力值Qsmin(L)（如5MPa）；

——使用液壓拉緊器產(chǎn)生徑向力并移動(dòng)試驗(yàn)壓板（突發(fā)徑向拉出）。

通過下列公式確定靜摩擦系數(shù)。

標(biāo)引序號說明：

1——試樣；

2——液壓張緊器；

3——夾具拉拔工具；

4——拉桿；

5——試驗(yàn)壓板；

6——加熱壓板；

7——冷卻壓板；

8——可加熱的中間壓板。

圖G.1摩擦試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意

18

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。

本文件由全國管路附件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC237）歸口。

本文件起草單位：

本文件主要起草人：

II

GB/TXXXXX—XXXX

基于泄漏率的管法蘭用墊片參數(shù)測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了GB/T17186.2所需墊片參數(shù)的測試方法和試驗(yàn)步驟。

本文件適用于非金屬平墊片、半金屬墊片、金屬墊片，其中純彈性體、僅含顆粒填料或僅由顆粒增

強(qiáng)的彈性體墊片除外。

注：本文件所給試驗(yàn)步驟也可適用于其他形狀和尺寸的墊片。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T4622.1-2022管法蘭用纏繞式墊片第1部分：PN系列

GB/T4622.2-2022管法蘭用纏繞式墊片第2部分：Class系列

GB/T9124.1鋼制管法蘭第1部分：PN系列

GB/T9124.2鋼制管法蘭第2部分：Class系列

GB/T17186.2管法蘭連接計(jì)算方法第2部分：基于泄漏率的計(jì)算方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

最大墊片應(yīng)力maximumgasketstress

Qsmax

在規(guī)定溫度下，墊片不發(fā)生壓潰、破裂、壓縮失效或受壓面損傷等形式的失效時(shí)，允許在墊片上施

加的最大墊片應(yīng)力。

3.2

最小裝配墊片應(yīng)力minimumgasketstressrequiredforleakagerateclassLonassembly

Qmin(L)

在室溫下安裝墊片時(shí)，所施加的確保在測試內(nèi)壓下法蘭面之間密封等級達(dá)到L時(shí)的最小墊片應(yīng)力。

3.3

最小工作墊片應(yīng)力minimumgasketstressrequiredforleakagerateclassLafteroff-loading

QSmin(L)

工作條件（使用溫度和測試內(nèi)壓）下墊片卸載后為保持密封等級L所需的最小墊片應(yīng)力。

3.4

密封等級tightnessclass

L

不同泄漏率范圍。

1

GB/TXXXXX—XXXX

3.5

蠕變松弛因子creeprelaxationfactor

PQR

長時(shí)間暴露在工作溫度下，墊片應(yīng)力的松弛特性，即殘余墊片應(yīng)力與初始墊片應(yīng)力之比。

3.6

墊片卸載彈性模量unloadingmodulusofelasticity

EG

墊片卸載時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變的比值，其值的大小由初始壓縮載荷卸載至1/3時(shí)，墊片的回彈厚度確定。

3.7

軸向熱膨脹系數(shù)axialcoefficientofthermalexpansion

αG

使用溫度范圍內(nèi)和墊片應(yīng)力下，單位溫度變化所導(dǎo)致的軸向長度量值的變化。

3.8

蠕變量changeingasketthicknessduetocreep

ΔeGc

墊片在加載完成至試驗(yàn)結(jié)束，由蠕變引起的厚度的附加變化量。

3.9

靜摩擦系數(shù)staticfrictionfactor

μG

在工作條件下，墊片和法蘭密封面之間的靜摩擦力與正壓力的比值。

3.10

墊片壓縮應(yīng)力gasketstress

QA

卸載前墊片的應(yīng)力值。

4試驗(yàn)通用要求

4.1通用試驗(yàn)裝置、壓縮和蠕變試驗(yàn)裝置、室溫下泄漏測試試驗(yàn)裝置以及允許使用可更換壓板的泄漏

測試試驗(yàn)裝置示意圖分別見附錄A～附錄D。

4.2試驗(yàn)壓板和加熱板厚度與直徑之比應(yīng)不小于1/3，壓板材料的彈性模量應(yīng)為195GPa～210GPa，

密封面硬度應(yīng)為40HRC～50HRC，粗糙度Ra應(yīng)在3.2μm~6.3μm范圍內(nèi)。

4.3對于規(guī)格為DN40/PN40的墊片試樣，試驗(yàn)壓板突面的尺寸應(yīng)符合GB/T9124.1的規(guī)定；對于規(guī)

格為DN100(NPS4)/Class300的墊片，試驗(yàn)壓板突面的尺寸應(yīng)符合GB/T9124.2的規(guī)定。

4.4在蠕變松弛因子PQR和最大墊片應(yīng)力Qsmax試驗(yàn)時(shí)，為防粘黏，可在墊片和壓板之間放置厚度不大于

0.05mm的鋁箔、不銹鋼箔或其他金屬薄片，并在試驗(yàn)報(bào)告中記錄。金屬箔或薄片不應(yīng)重復(fù)使用。

4.5試驗(yàn)時(shí)需監(jiān)測墊片的壓縮量，泄漏試驗(yàn)除外。測量墊片壓縮量時(shí)，可沿試驗(yàn)壓板圓周方向每隔120

o放置一個(gè)位移傳感器，或在中心位置放置一個(gè)位移傳感器。

4.6聚四氟乙烯（PTFE）墊片的加載和卸載速率為0.1MPa/s，其他墊片的測試加載和卸載速率均為

0.5MPa/s。

4.7高溫試驗(yàn)的升溫速率為2℃/min。

4.8泄漏量試驗(yàn)可根據(jù)密封等級采用不同的測試方法。對于新的、高性能的密封材料和墊片型式，推

薦采用質(zhì)譜儀。

4.9所有試驗(yàn)的墊片初始厚度值為室溫下,施加1MPa的墊片應(yīng)力并保持1min后測定的墊片厚度值。

2

GB/TXXXXX—XXXX

5試樣

5.1試樣選擇

5.1.1對于墊片，選取DN40/PN40或DN100(NPS4)/Class300的墊片為試樣。

5.1.2對于板材，選取內(nèi)徑Di和外徑Do分別為：Di49.0mm，Do92.0mm（Class系列）、Di115.0mm，

Do148.0mm（PN系列）的板材為試樣。

5.2試樣數(shù)量

從同一樣本中隨機(jī)選取若干個(gè)試樣，并隨機(jī)抽取不少于三個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。

5.3預(yù)處理

試驗(yàn)前，將試樣在溫度為（23±5）℃、相對濕度為（50±6）%的環(huán)境中放置至少48h。試樣從上

述環(huán)境中取出到試驗(yàn)開始前應(yīng)不超過30min。

5.4預(yù)處理后試樣尺寸測量

5.4.1墊片厚度用精度不低于0.01mm的量具測量，以等弧三點(diǎn)測量值的算術(shù)平均值為測量結(jié)果。

5.4.2墊片直徑（內(nèi)徑Di和外徑Do）用精度不低于0.10mm的量具測量，以等弧三點(diǎn)測量值的算術(shù)平

均值為測量結(jié)果。

5.4.3若墊片有內(nèi)環(huán)或定位環(huán)，且與密封元件相關(guān)，還應(yīng)測量并記錄內(nèi)環(huán)或定位環(huán)的厚度。

6試驗(yàn)條件

試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)保持在（23±5）℃，試驗(yàn)壓板的溫度應(yīng)保持在（23℃±2）℃。當(dāng)進(jìn)行高溫試驗(yàn)時(shí)，

推薦采用表1中的溫度值。

表1高溫試驗(yàn)推薦的測試溫度

T/（℃）50100125150175200225250275300350400450500550600

7最大墊片應(yīng)力Qsmax和卸載彈性模量EG的測定

7.1試驗(yàn)溫度

試驗(yàn)可在室溫或高溫下進(jìn)行。

7.2試驗(yàn)步驟

7.2.1將墊片應(yīng)力（基于墊片初始面積）以一定的速率（見4.6）加載至20MPa，保持5min后記錄

墊片厚度。

7.2.2若進(jìn)行高溫試驗(yàn)，則在7.2.1的基礎(chǔ)上以一定的升溫速率（見4.7）將溫度升至規(guī)定值，保溫

15min后再記錄墊片厚度。

7.2.3將墊片應(yīng)力以一定的速率（見4.6）卸載至6.7MPa（20MPa的1/3），保持5min后記錄墊片

厚度。

7.2.4按表2所示的墊片應(yīng)力對墊片循環(huán)加載（見7.2.1）和卸載（見7.2.3），每次均需記錄墊片厚

度，直到墊片發(fā)生壓潰或達(dá)到試驗(yàn)機(jī)的最大載荷，或達(dá)到制造商規(guī)定的最大墊片應(yīng)力。

3

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