1、ICS 75.180 E 92 DB13 河 北 省 地 方 标 准 DB 13/T 15862012 整体式绝缘接头 Monobloc Insulating Joint 2012 - 07 - 31发布 2012 - 08 - 15实施 河北省质量技术监督局 发 布 DB13/T 15862012 1 目 次 前言 . 2 引言 . 3 1 范围 . 4 2 规范性引用文件 . 4 3 术语和定义 . 4 4 基本结构和型号 . 5 5 材料 . 5 6 要求 . 6 7 试验方法 . 7 8 检验规则 . 7 9 标志 . 8 10 包装、运输、贮存 . 8 11 产品交货文件 . 9 附
2、录A（资料性附录） 绝缘接头设计和制造 . 10 附录B（资料性附录） 绝缘接头强度计算和应力校核 . 12 附录C（资料性附录） 绝缘接头短节外伸长度 . 24 附录D（规范性附录） 绝缘接头性能试验方法补充内容 . 25 DB13/T 15862012 2 前 言 本标准依据GB/T 1.12009给出的规则编写。 本标准由廊坊市质量技术监督局提出。 本标准起草单位：中油管道机械制造有限责任公司、河北省锅炉压力容器监督检验院。 本标准主要起草人：邹峰、杨云兰、勾冬梅、苗俊琴、冯艳丽、郝海波、韩杰、王万兴、刘增明。 DB13/T 15862012 3 引 言 整体式绝缘接头产品于2010年1
3、1月3日获得中华人民共和国知识产权局颁发的实用新型专利证书。 专利号为：ZL 2009 2 0277612.X，名称为：一种大口径高压整体式管道绝缘接头。在本标准的图1中密 封圈的结构涉及到专利内容。 DB13/T 15862012 4 整体式绝缘接头 1 范围 本标准规定了整体式绝缘接头的术语和定义、基本结构和型号、材料、要求、试验方法、检验规则、 标志、包装、运输、贮存和产品交货文件。 本标准适用于输送油、气、水埋地钢质管道电法腐蚀防护工程中设计压力不大于35MPa的整体式绝 缘接头（以下简称绝缘接头），其适用设计温度范围按材料允许的使用温度确定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的
4、应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所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 150（所有部分） 压力容器 GB 713 锅炉和压力容器用钢板 GB/T 1184 形状和位置公差 未注公差值 GB/T 1303.4 电气用热固性树脂工业硬质层压板 第4部分：环氧树脂硬质层压板 GB/T 1720 漆膜附着力测定法 GB/T 1804 一般公差 线性尺寸的未注公差 GB 3531 低温压力容器用低合金钢钢板 GB 6479 高压化肥设备用无缝钢管 GB/T 8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB/T 9711 石油天
5、然气工业 管线输送系统用钢管 GB 50251 输气管道工程设计规范 GB 50253 输油管道工程设计规范 HG/T 3092 燃气输送管及配件用橡胶密封圈胶料 HG/T 3093 石油基油类输送管道及连接件用橡胶密封制品胶料 JB/T 4711 压力容器涂敷与运输包装 NB/T 47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件 NB/T 47009 低温承压设备用低合金钢锻件 SY/T 0315-2005 钢质管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 整体式绝缘接头 Monobloc Insulating Joint 一种在工厂制作，对有阴极保护管段
6、和无阴极保护管段进行电隔离，其密封件、绝缘件和法兰组装 完成后，通过焊接固定成为一个整体。 DB13/T 15862012 5 4 基本结构和型号 4.1 基本结构 绝缘接头的基本结构见图1，它包括左法兰、右法兰、外法兰、短节、绝缘环、密封圈、绝缘密封 填充材料。也可采用其它有良好工程实践应用的结构型式，但性能应满足本标准的要求。 短节 左法兰 密封圈 右法兰 外法兰 绝缘密封填充物 短节 绝缘环 绝缘环 图1 绝缘接头基本结构图 4.2 型号 绝缘接头型号的表示方法如下： ZJJ / 公称直径， 设计压力，MPa 整体式绝缘接头 5 材料 5.1 绝缘接头金属材料应选用电炉或氧气转炉冶炼的镇
7、静钢，使用温度低于-20的钢材应采用炉外精 炼工艺。 5.2 钢材的技术要求应符合相应的管道工程设计单位提出的设计要求。 5.3 制造绝缘接头用钢材，应具备质量证明书，绝缘接头制造单位应按质量证明书对钢材进行验收。 5.4 受压元件所采用锻件应符合NB/T 47008和NB/T 47009的规定。 5.5 受压元件用锻件，应根据设计压力、重量和尺寸大小，选用相应的锻件级别，见表1。 表1 受压元件用锻件级别确定原则 设计压力P，MPa 锻件质量M， 公称厚度t， 使用温度T， 锻件级别 1.6P10 M800 不适用 不适用 级或级以上 P10 M800 不适用 不适用 级 P10 M800
8、不适用 不适用 级或级 t300 不适用 级或级 t200 -20 级或级 DB13/T 15862012 6 5.6 短节的屈服强度应与所连管线的屈服强度一致或略低，一般采用符合GB/T 9711要求的钢管，也 可采用符合GB 6479要求的钢管或采用符合GB 713、GB 3531规定的钢板卷制。短节与所连接管线材料 的最低屈服强度比应不小于2/3。 5.7 对于设计压力大于等于10MPa的管道工程用绝缘接头，还应满足以下规定： a) 钢材的化学成分（熔炼分析）：C0.20%，P0.025%，S0.015%； b) 当钢材的最低屈服强度小于450MPa时：CE0.44% (CEC+Mn/6
9、+(Cr+MoV)/5+(NiCu)/15)； c) 当钢材的最低屈服强度大于等于450MPa时:锻钢 cm P 0.25%，钢板或管材 cm P 0.21%。 ( cm P C+Si/3+(MnCuCr)/20+ Ni/60+ Mo/15+5B）。 5.8 绝缘环应采用高强度环氧树脂硬质层压板作为绝缘环材料，性能应不低于GB/T 1303.4的相关规 定，抗拉强度应大于等于350MPa。 5.9 密封圈应采用性能良好的橡胶整体模压而成。密封圈应根据工作介质和工况选用，对于天然气和 油介质，宜选用氟橡胶，橡胶性能应符合HG/T 3092或HG/T 3093的相关规定，邵尔硬度一般在70 93弹
10、性范围。 6 要求 6.1 设计和制造 产品的设计和制造要求参见附录A。 6.2 性能指标 产品的性能指标应符合表2的规定。 表2 性能指标 项 目 性能要求 水压试验 试验压力为1.5倍干线设计压力，试验过程中，无渗漏、无可见变形、无异常响声。 水压加弯矩试验 保持1.5倍干线设计压力，同时承受按附录D.1计算得到的弯矩，试验过程中无破坏、 泄漏或缺陷。 水压循环试验 循环周期40次，压力范围从1MPa到水压试验压力的85%，再到1MPa，试验过程中无破 坏、泄漏或缺陷。 气密性试验 试验压力为1倍的设计压力，试验过程中，无泄漏。 绝缘电阻测试 1000V直流电压下，电阻值大于10M。 电绝
11、缘强度测试 3.0kV电压下，测试过程中无绝缘损坏和表面电弧。 涂层缺陷检测 2.5kV电压下，内外涂层无漏电。 涂层干膜厚度测量 涂层单点干膜厚度应大于360m、基准表面内的平均厚度应大于400m。 粘附力测试 涂层粘附力应小于等于SY/T 0315-2005中规定的2级。 6.3 外观质量 6.3.1 外表面应无碰伤、毛刺、凸凹不平。 6.3.2 焊接接头表面应圆滑、平整。 DB13/T 15862012 7 7 试验方法 7.1 水压试验 按GB 150.1中10.9的规定进行。 7.2 水压加弯矩试验 按附录D中D.1的规定进行。 7.3 水压循环试验 按附录D中D.2的规定进行。 7
12、.4 气密性试验 按GB 150.1中10.9的规定进行。 7.5 绝缘电阻测试 按附录D中D.3的规定进行。 7.6 电绝缘强度试验 按附录D中D.4的规定进行。 7.7 涂层缺陷检测 采用漏电监测器测定。 7.8 涂层干膜厚度测量 按附录D中D.5的规定进行。 7.9 粘附力测试 按GB/T 1720的规定进行。 7.10 外观 目测。 8 检验规则 8.1 检验分类 产品检验分为出厂检验和型式检验两类。 8.2 出厂检验 8.2.1 产品需经厂质检部门逐件检验合格并签发合格证后方准出厂。 8.2.2 检验项目 DB13/T 15862012 8 出厂检验项目包括：水压试验、绝缘电阻测试、
13、电绝缘强度试验、涂层缺陷检测、涂层干膜厚度测 量和外观检验。 8.2.3 判定规则 所有检验项目合格，则判定产品为合格。 8.3 型式试验 8.3.1 有下列情况之一时应进行型式检验： a) 当材料、工艺有较大变更可能影响产品质量时； b) 停产半年以上重新恢复生产时； c) 正常生产每年一次； d) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时； e) 国家质量监督部门提出要求时。 8.3.2 型式检验项目 型式检验项目为本标准全部要求。 8.3.3 抽样 型式检验的样品应从出厂检验合格的产品中随机抽取，在同种规格产品中随机抽取5%的试样进行型 式试验，但不得少于1件。 8.3.4 判定规则 产品
14、经检验，全部项目均合格，视为该批产品合格；若有一项指标不合格时，则应从该批产品中重 新加倍抽样对该不合格项进行复检；若复检仍有不合格，则应对所有该批产品进行该项检验。 9 标志 9.1 应在绝缘接头上用涂料喷涂的方法直接标志，标志的位置应在绝缘接头的侧面中心线附近，且易 于观察的部位。 9.2 产品标志至少应包括以下内容： a) 产品名称、型号； b) 制造商名称和地址； c) 产品标准号； d) 订货单编号； e) 相接管线外径壁厚材质； f) 管端内径壁厚材质； g) 许可标识TS； h) 产品编号； i) 制造日期。 10 包装、运输、贮存 10.1 应符合JB/T 4711的规定。 D
15、B13/T 15862012 9 10.2 绝缘接头检验合格后，管端坡口应以金属环形保护罩保护。 10.3 绝缘接头应采用塑料密封，并用木箱包装。 10.4 产品应贮存在通风、干燥的库房中。 11 产品交货文件 产品交货文件至少应包括以下内容： a) 产品合格证； b) 产品竣工总图； c) 受压元件材料的化学成分和力学性能； d) 试验和检测报告； e) 装箱单； f) 产品安装与维护说明书。 DB13/T 15862012 10 附 录 A （资料性附录） 绝缘接头设计和制造 A.1 设计参数的确定 A.1.1 设计压力的取值应不小于所安装压力管道的设计压力。 A.1.2 设计温度应不低于
16、元件金属在工作状态可能达到的最高温度。对于0以下的金属温度，设计温 度应不高于元件金属可能达到的最低温度，其取值宜与所安装压力管道的设计温度一致。 A.1.3 设计时应考虑各种载荷及载荷组合，至少应考虑以下载荷： a) 内压； b) 液体静压力； c) 由连接管道的膨胀或收缩所引起的弯矩载荷。 A.1.4 绝缘接头所用钢材的许用应力按下式计算： F eL R 式中： 许用应力，MPa； F设计系数，用于输油管道工程绝缘接头钢材的设计系数按GB 50253的规定取值；用于输气管道 工程绝缘接头钢材的设计系数按GB 50251的规定取值； eL R 材料最低屈服强度，MPa。 A.2 设计计算 绝
17、缘接头的强度计算和应力校核方法参见本标准的附录B。 A.3 设计要求 a) 在极限的工作条件下，绝缘接头任何金属部件的应力均不得超过规定的最小屈服强度。 b) 绝缘接头应采用自紧式密封结构，密封圈具有良好的残余弹性，在使用寿命内满足密封要求。 c) 绝缘接头内径应与所连接管线的内径一致，不应影响清管器的通过。 d) 绝缘接头短节的长度应不小于短节厚度的3倍，取值参见本标准的附录C。 A.4 制造 A.4.1 制造单位应持有相应压力管道元件制造许可证。 A.4.2 焊接、无损检测和安装密封圈之前的热处理应符合GB 150.4的相关规定。 A.4.3 法兰与短节焊接完成并热处理（必要时）后再进行密
18、封面加工。 A.4.4 管端坡口应按GB 50251中附录H的规定，并应机加工成形。 A.4.5 密封圈应整体模压成型。 A.4.6 法兰未注线性和角度公差应遵循GB/T 1804中m级的规定，未注形状和位置公差应遵循GB/T 118 4中H级的规定。 DB13/T 15862012 11 A.4.7 外法兰与左法兰的焊接应遵循焊接工艺评定的要求，确保接触密封圈的钢材温度低于密封圈材 质最高允许温度20。 A.4.8 绝缘接头组装应使法兰、绝缘环和密封圈之间紧密贴合。 A.5 涂敷 A.5.1 绝缘接头内外表面均应进行喷砂除锈处理，除锈等级应不低于GB/T 8923中规定的Sa2.5级。 A.
19、5.2 绝缘接头内外表面应涂刷非导电环氧类底漆和面漆（距管端100范围内不涂漆）。 DB13/T 15862012 12 附 录 B （资料性附录） 绝缘接头强度计算和应力校核 B.1 适用范围 B.1.1 本附录适用于自紧式密封垫片。 B.1.2 短节的强度计算应按照相应管道的设计规范。 B.1.3 计算中所有尺寸均未包括腐蚀裕量。 B.2 符号 b A 实际焊缝的截面积， 2 ； p A 需要的最小焊缝截面积， 2 ； r A 剪切面积， 2 ； 0 b 垫片基本密封宽度， 0 b N /2，； b垫片有效密封宽度，当 0 b 6.4时，b 0 b ，当 0 b 6.4时，b2.53 0
20、b ； b D 焊口中径，； c D 垫片压紧力作用中心圆直径，； i D法兰内直径，； 1i D 计算直径， 1i D = 0i D ，； 0 D 法兰外径，； d系数， 3 ，对左法兰： 2 0 0 I U d h V ，对外法兰： 2 0 0 L U d h V ； e系数，对左法兰： 0 e I F h ，对外法兰： 0 e L F h ； E 参数，MPa； F 流体压力引起的总轴向力，F =0.785 2 c p G D ，N； DB13/T 15862012 13 f 左法兰校正系数（法兰颈部小端应力与大端应力的比值），由图B.8查取，当 f 1时，取 f 1； D F 作用于法
21、兰内径截面上的流体压力引起的轴向力， D F 0.785 2 i c pD ，N； G F 垫片压紧力（焊缝设计载荷与总的端部静压力之差）， G F W F ，N； I F 左法兰系数，由图B.4查取； L F 外法兰系数，由图B.6查取； T F 流体压力引起的总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力之差， T D F F F ，N； h法兰颈部高度，； 0 h 系数， 0 h i 0 D K法兰外径与内径的比值， 0 i D K D A L 焊口中径至法兰颈部（或焊缝）与法兰背面交点的径向距离，； D L 焊口中径至FD作用位置处的径向距离（见图B.1），； G L 焊口中径至
22、FG作用位置处的径向距离（见图B.1），； T L 焊口中径至FT作用位置处的径向距离（见图B.1），； 0 M 法兰设计力矩，N.mm； P M 法兰操作力矩，N； N 垫片接触宽度，； c p 计算压力，MPa， T系数，由图B.9查取； U 系数，由图B.9查取； I V 左法兰和外法兰系数，由图B.5查取； L V 外法兰系数，由图B.7查取； W焊缝设计载荷，N； DB13/T 15862012 14 P W 操作状态下，需要的最小焊缝载荷，N； Y系数，由图B.9查取； Z系数，由图B.9查取； 系数， f 4 1 3 e ； 系数， T ； f 法兰有效厚度（见图B.1、图B.2
23、和图B.3），； 0 法兰颈部小端有效厚度（见图B.1、图B.2和图B.3），； 1 法兰颈部大端有效厚度（见图B.1、图B.2和图B.3），； 系数， f 1 d 3 ； 系数， ； 法兰颈部轴向应力，MPa； R 法兰环径向应力，MPa； T 法兰环环向应力，MPa； S 外法兰圆筒颈部轴向应力，MPa； RS 外法兰环外径处的径向应力，MPa； TS 外法兰环外径处的环向应力，MPa； TO 外法兰在中心开孔直径处的环向应力，MPa； 法兰材料许用应力 ，MPa； 左法兰与外法兰焊接接头系数。 DB13/T 15862012 15 图B.1左法兰 图B.2右法兰 图B.3外法兰 图B.4
24、 FI值图 DB13/T 15862012 16 图B.5 VI值图 图B.6 FL值图 图B.7 VL值图 DB13/T 15862012 17 图B.8 f值图 DB13/T 15862012 18 图B.9 T、U、Y、Z值图 B.3 左法兰与外法兰之间的焊缝载荷 B.3.1 需要的焊缝载荷 需要的焊缝载荷 p W 应足以抵抗在垫片外径为界的面积上的计算压力所产生的端部静压力： p W =0.785 2 c pG B.3.2 焊缝面积 B.3.2.1 需要的最小焊缝面积: p p /A W B.3.2.2 实际焊缝面积 b A 应不小于 p A 2 2 b 0 i A D D 注： i
25、D 是指图B.3外法兰图。 B.3.3 设计载荷W W p W B.4 法兰力矩和应力 B.4.1 左法兰 B.4.1.1 左法兰力矩 左法兰力矩按下式计算，力臂按表B.1计算。 DB13/T 15862012 19 0 M p M D D T G GT F L F L F L 表B.1左法兰力矩的力臂 项目 D L T L G L 左法兰 1 0.5 A L 1 2 A L G L b 2 G D D B.4.1.2 左法兰应力 B.4.1.2.1 轴向应力 0 2 1 i H fM D B.4.1.2.2 径向应力 f 0 2 f i (1.33 e 1 M D R ） B.4.1.2.3
26、 环向应力 0 2 f i T R YM Z D B.4.2 B.4.2.1 剪切面积 f dA B.4.2.2 剪切应力 W A B.4.3 外法兰 B.4.3.1 略去与法兰环连接的圆筒，根据法兰计算原理，计算法兰环的力矩和应力。 B.4.3.1.1 计算力矩 力矩按下式计算，力臂按表B.2计算。 DB13/T 15862012 20 0 M D D T T F L F L 表B.2外法兰力矩的力臂 项目 D L T L 外法兰 i 0 ) 2 D D（ i 4 D D B.4.3.1.2 计算应力 环向应力 T 按式（B.4-4）计算,且应满足： H R 0 B.4.3.2 按下列步骤计
27、算圆筒与法兰环连接处的应力。 B.4.3.2.1 计算参数 E E = i p T D B.4.3.2.2 计算 H M H M = p 0 1 0 0 1.74 (1 ) I I i E FE h V D M h 3 0 B.4.3.2.3 计算系数 1 X p 0 0 1 0 1 I H F M M h X M B.4.3.2.4 计算法兰环与圆筒连接处的应力 * 0 12 1 0 1.10 HS I h f X E D V DB13/T 15862012 21 p 0 2 p 0 p 1.91 1 0.64 I H I H RS F M h F M D D h p * 01 1 2 p
28、0 p 0.57 1 0.64 I H I H TS F M hX E t F Z M D D D h 系数： 2 1 2 1 1 K Z K B.4.3.2.5 中心开孔处的切向应力 2 1 0 p 0.64 I H TO T s F Z M X B h 系数： 2 2 2 2 1 K Z K B.5 法兰设计许用应力 B.5.1 左法兰 法兰应同时满足下列条件时： B.5.1.1 轴向应力 H 1.5 B.5.1.2 径向应力 R B.5.1.3 切向应力 T B.5.1.4 组合应力 （ H + R ）/2 及（ H + T ）/2 B.5.2 右法兰 DB13/T 15862012 2
29、2 右法兰应满足： 0.8 B.6 外法兰 应同时满足下列条件时： B.6.1 轴向应力 1.5 Hs B.6.2 径向应力 Rs B.6.3 切向应力 Ts B.6.4 组合应力 （ Hs + Rs ）/2 及（ Hs + Ts ）/2 B.6.5 中心开孔处的切向应力 T o B.7 法兰刚度 B.7.1 仅按许用应力极限设计的法兰，可能由于刚度不足而不能控制泄漏。本节给出了校核法兰刚度 的一种方法。法兰刚度系数应符合表B.3的规定。 表B.3法兰刚度系数 法兰名称 刚度准则 左法兰 0 2 0 1 0 52.14 h VM J LEg K 1.0 外法兰 0 3 109.4 (lnK)
30、L M J Et K 1.0 B.7.2 符号表示如下： E法兰材料在设计温度或常温时的弹性膜量，MPa； J刚度指数，1； KI左法兰刚度系数，0.3； DB13/T 15862012 23 KL外法兰刚度系数，0.2； B.7.3 当按上述相应公式计算所得的J值大于1.0时，应增加法兰厚度 f ，并重新计算J值，直至J1 为止。 DB13/T 15862012 24 A A 附 录 C （资料性附录） 绝缘接头短节外伸长度 绝缘接头短节外伸长度的一般取值见表C.1。 表C.1绝缘接头短节外伸长度对照表 序号 公称直径 短节外伸长度 序号 公称直径 短节外伸长度 1 DN200 200 5
31、600DN800 460 2 200DN300 300 6 800DN1000 500 3 300DN400 400 7 1000DN1200 550 4 400DN600 430 8 DN 1200 600 注：绝缘接头短节外伸长度是指从左法兰左侧表面至左短节端部的距离或外法兰右侧表面至右短节端部的距离。 DB13/T 15862012 25 附 录 D （规范性附录） 绝缘接头性能试验方法补充内容 D.1 水压加弯矩试验 D.1.1 在保持6.2规定的水压试验压力的同时，对绝缘接头施加弯矩，该弯矩值的大小，应能在承受相 同弯矩和压力的相焊管线管段内，产生不小于72%干线管材屈服强度的纵向应
32、力。 D.1.2 绝缘接头水压加弯矩试验时，所施加弯矩M值可采用下式进行计算： M 2 e e 0.72 4 T eL P D D R 4 式中： D 相接管线中径，； e相接管线公称壁厚，； REL相接管材最小屈服强度，MPa； PT 水压试验压力，MPa。 D.2 水压压力循环（疲劳）试验 水压加弯矩试验合格后，在内压作用下，连续施加40个疲劳周期。每个周期，内压从1 MPa 到强度 试验的85%，再到1 MPa，试验时压力应缓慢上升或下降。结束以上疲劳测试后，维持最高试验压力最少 30min，温度需恒定。 D.3 绝缘电阻测试 D.3.1 气密性试验合格后，拆除封堵盲板（如几个绝缘接头焊
33、在一起时，则应分开），用热压缩空气将 绝缘接头内外部吹干。 D.3.2 用兆欧表法测量。 D.3.3 如D.1图所示，宜用磁性接头（或夹子）将500V兆欧表输入端的测量导线压接（夹接）在绝缘接 头两侧的裸管上（连接点必须除锈），转动兆欧表手柄达到规定的转速，持续10s，此时兆欧表稳定指示 的电阻值即为绝缘接头的绝缘电阻值。 1绝缘支墩；2绝缘接头 图 D.1绝缘电阻测试图 DB13/T 15862012 26 D.3.4 电绝缘强度试验 应将绝缘接头垂直放置进行试验，施加电压3.0kV，频率50Hz60Hz的正弦波交流电。电压从初始 值不大于1.2kV逐步上升，30s内达到3.0kV，保持60s合格。 D.3.5 涂层干膜厚度测量 应采用无损测厚方法对绝缘接头进行涂层干膜厚度测量。用于测量局部厚度的每个基准表面面积应 不小于1 2 ，基准表面的个数应使基准表面的总面积不小于有效表面面积的5%，基准表面的位置应均匀 分布在整个有效表面上，在选择的基准面内做5点测量。单点干膜厚度应大于图样规定，基准表面内的 平均厚度应大于图样规定，且能通过漏电检测器的检测。 _
