法蘭螺栓緊固力矩

H次1 總則2 法蘭螺栓緊固力矩的計算方法3 法蘭螺栓緊固力矩的計算實例4 常用的法蘭螺栓緊固力矩1 總則1.0.1 本標準規(guī)定了法蘭螺栓緊固力矩的計算方法。法蘭螺栓緊固力矩是指為避免操作 狀態(tài)下法蘭泄漏，在法蘭安裝時扭緊螺栓所需的扭力矩。該扭力矩在避免法蘭泄漏的同時, 不致造成墊片損壞、法蘭永久變形和螺栓屈服。1.0.2 木標準適用于設計壓力不大于35MPa.鋼材的使用溫度在允許范I韋IZ內的情況。1.0.3 本標準考慮了流體靜壓力及墊片壓緊力的作用，未考慮外力、外力矩的作用。1.0.4 引用標準a) 國家標準GB150-90鋼制壓力容器。b) 國家標準GB196-81普通螺紋基本尺寸。2 法蘭螺栓緊固力矩的計算方法2.0.1 法蘭螺栓緊固力矩的計算步驟如下：a) 確定繪片棊本密封寬度bo,mm。根據墊片型式及尺寸，按3<2.0.1-1確定墊片兀本密封寬度b。編制審核會簽批準表2.0.仁1墊片基本密封寬度壓緊面形狀（簡圖）墊片基本密封寬度b°I類（見表2O12）II 類（見表 2.0.1-2）1aN2N21b1c血+ 52（co+NJ 最大14丿（0 +2 嚴“最大 4>1d2（D+ N4co + 3N83N43N843N87N165N43N86CD8-注：本表引riGB150-89第7章表71。b）確定墊片有效密封寬度b,mmo 塑片冇效密封寬度b按以下規(guī)定計篦：當b（）W6.4mm時，b= b0,mm當b0>6.4mm時，b=2.53 ,mm。c）確定墊片壓緊力作用中心圓直徑DG,mm對于活套法蘭，墊片壓緊力作用中心圓肖徑Dg即是法蘭與翻邊接觸血的平均肖 徑。對于其他型式的法蘭，按下述規(guī)定計算：當b° W 6.4m m時,Dg二墊片接觸面的平均直徑；當b0>6.4mm時，Dg=墊片接觸而外直徑減2b。對于活套法蘭，墊片壓緊力作用中心関直徑DG即是法蘭與翻邊接觸血的平均直 徑。d）確定操作狀態(tài)下內壓力引起的螺栓總軸向力，其數值按正式計算：F = DGP（2.0.1-1）4式中 F操作狀態(tài)下內壓力引起的螺栓總軸向力，N;P設計壓力,MPa0e）確定操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力，其數值按下式irVf-:Fp=2 n DcbmP（2.0.1 2）式中Fp 操作狀態(tài)下需要的披小塑片壓緊力，N;m墊片系數，由表2.0.1-2査得。墊片材料墊片系數m比壓力yMPa簡圖壓緊面形狀（見表 2.0.1-D類別自緊式墊片O形環(huán)、金屬、橡膠及其它自緊密封的墊片00b、 c、d）4、5II無織物或少含就石棉纖維的合成橡膠:肖氏硬度低于75肖氏似度大于等于750.501.001.40具有適當加固厚度3mm物的石棉厚度1.5mm（石棉橡膠板）厚度0.75mm2.002.753.501125.544.8內有棉纖維的橡膠1.252.8內有石棉纖維的橡膠，3層 具有金屬加強絲 2層 或不具有金屬加強絲 1層2.252.502.7515.22025.5植物纖維1.757.61（a. b、 c、d）4、5內塡石棉編繞式金屬碳鋼不銹鋼或蒙乃爾2.503.0069691（a> b）II波紋金屬板處光內包 石棉或波紋金屬板內包 石棉軟鋁軟銅或黃銅鐵或軟鋼蒙乃爾或46%鉆鋼 不銹鋼2.502.753.003.253.502026313844.8波紋金屬板軟鋁軟制或黃銅鐵或軟鋼蒙乃爾或46%珞鋼不銹鋼2.753.003.253.503.7525.5313844.852.41（a. b、 c、d）平金屬板內包石棉軟鋁軟銅或黃銅 鐵或軟鋼 蒙乃爾46%鉆鋼不銹鋼3.253.503.753.503.753.753844.852.455.262.162.11a> 1b、1c1 1d1211憎形金屬軟鋁軟銅或黃銅鐵或軟鋼蒙乃爾或4-6%俗鋼不銹鋼3.253.503.753.754.253844.852.462.169.61（a. b、 c、d）2、3表2.0.1-2塑片參數續(xù)表 2.0.1-2塑片參數墊片材料墊片系數 m比壓力yMPa簡圖壓緊面形狀(見表 2.0.1-D類別金屬平板軟鋁軟銅或黃銅鐵或軟鋼蒙乃爾或46%銘鋼 不銹鋼4.004.755.506.006.5060.789.6124.1150.3179.31(a. b、 c、d)2、 3、 4、5金屬環(huán)鐵或軟鋼蒙乃爾或46%鉆鋼不銹鋼5.506.006.50124.1150.3179.36注:本表引SGB150-89第7章表72。f) 確定操作狀態(tài)下需要的最小螺栓總荷我,其數值按下式計舁:Wp=F+FP(2.0.1-3)式+ WP-操作狀態(tài)下需要的放小螺栓總荷載,N。g) 確定預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總荷載,其數值按下式計算：Wa=n Dgby(2.0.1-4)式中Wa預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總荷載,N;y墊片比壓力Mpa,由表2.0.1-2査得。h) 確定預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷載，具體步驟如下：1) 確定預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總面積,其數值按下式計算：WAa=(2.0.1-5) 6b式中Aa預緊狀態(tài)下需要的址小螺栓總而積,mm2;o b-常溫下螺栓材料的許用應力，MPa：螺栓材料的許用應力數值可參照GB150-89第2章的表27。2) 確定操作狀態(tài)下需要的故小螺栓總面積,其數值按下式計算:(2.0.1-6)式中A”操作狀態(tài)下需要的故小螺栓總漸枳,mm2;6：設計溫度下螺栓材料的許用應力，MPa；螺栓材料的許用應力數值可參照GB150-89第2章的表27。3) 需要的螺栓總而積Am取Aa與ApZ間的最人值。4) 確定預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷載，其數值按正式計算:(2.0.1-7)3) 需要的螺栓總而積Am取Aa與ApZ間的最人值。3) 需要的螺栓總而積Am取Aa與ApZ間的最人值。式中Wy預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷載,N；其數值按下式計算:Ab實際螺栓總面積,它應不小于需要的螺栓總而積Am,Ab=nA(2.0.1-8)式中n螺栓個數；A單個螺栓實際血積A, mm2；其數值可按下式訃算”(2.0.1-9 )式中d 1外螺栓小徑，mmP廣螺矩，mm小可根據所選螺栓公稱直徑及螺矩宙GB196-81查得。i) 確定螺栓設計總荷載w. NoW取預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷載,Wy°j) 確定法蘭每個螺栓所需的緊固力矩，其數值按下式計算:(2.0.1-10)式中T法蘭每個螺栓所需的緊固力矩,N-m;k 扭矩系數。它與螺栓、螺母的松緊配合，螺紋、螺母和法蘭的表Illi的光潔度 和磨擦系數有關。在允許情況下k值可通過抽樣進行測定，其數值一般在0.11-0.15Z 間。在無法測定的情況下，建議將k值取為0.13。dp螺栓公稱直徑，mrrio3.法蘭螺栓緊固力矩的計算實例3.0.1 計算實例法蘭等級PN42.0MPa,公稱ft徑DN200,設計溫度4 50°C ,螺栓材料25Cr2MoVA0a) lL知數據墊片為圓環(huán)墊，墊片材料為TP316,墊片寬度f =22.224mm,墊片接觸面平均直徑 為279.4mm；設計壓力P=20MPa :常溫下螺栓材料的許用應力為ob=254MPa；設計溫度 下螺栓材料的許用應川為o-；=185MPa：螺栓公稱直徑dB=52mm；螺矩已為3mm。螺栓 個數n=12ob）計算法蘭螺栓緊固力矩1）確定墊片基本密封寬度bo査表2.0.1-1可知,對園環(huán)墊bo= 3/8=2.778mm2）確定墊片有效密封寬度b：因為 b0<6.4mm,所以b二bo=2.778mm。3）確定畢片壓緊力作用屮心関肖徑Dg：因為b0<6.4mm,所以Dg二墊片接觸面的平均直徑=279.4mm。4）由（2.0.1-1）式計算操作狀態(tài)下內壓力引起的螺栓總軸向力F：F = -DP = -x 2.794? x 20 = 1.2262 x 10° N445）計算操作狀態(tài)下需要的址小墊片壓緊力Fp：由表2.0.1-2可知，不銹鋼圓環(huán)墊的墊片系數m為6.5；由（2.0.仁2）式屮計算得到操 作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力Fp為FP=2 ji DGbmP=2 n X2.794X2.778X6.5X20=6.3397X 105N6) 由(2.0.1-3)式計算操作狀態(tài)下需要的城小螺栓總荷載Wp：WP=F + Fp=1.2262 X 106+6.3397 X 105=1.8602 X 106N7）汁算預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總荷®Wa：由表2.0.1-2可知，不銹鋼圓環(huán)熱的熱片比壓力y為179.3；由（2.0.1-4）式計算預緊狀態(tài) F需要的垃小螺栓總荷載Wa為：Wa= n DGby= n X 279.4 X 2.778 X 179.3=4.372 X 105N8）計算預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷載Wy：按（2.0.1-5）式計算預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總面積Aa：Aa=4.372 xlO5 -254=1721.267廠按（2.0.1-6）式計算操作狀態(tài)下需要的投小螺栓總面積Ap：1.8602 xlO6 185=10055.14/77/77 因Ap人于Aa，所以需要的螺栓總面積Am為：Am=AP=0055.14mm2根據GB196-81,對于公稱直徑為52mm.螺矩為3mm的螺栓，d1=48.752MMo按（2. 0.19 ）式計算單個螺栓實際面積A ：人=彳（£_¥）2 =彳（48.752-=182&55 加屛實際螺栓總面積Ab為:Ab 二 n A=12X 1828.55=21942.6mm2因為Ab人于Am,所以該Ab即為所求。利用上述計算結果，按（2.0.仁7）式計算預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷載Wy：叭= ah =x 2）4 = 4.0637 x 1（/N） 2 29）螺栓設計總荷載W為：W=Wy=4.0637X 106N10）按（2.0.1-10）式計算法蘭每個螺栓所需的緊固力矩T：T IO'3kWdB IO-3 x0.13x4.0637x 106 x52“ “T=匚=2289.227V rnn123.0.2 計算實例二法蘭等級PN25.0MP" 公稱肖徑DN250,設計溫度150°C,螺栓材料35CrMoAoa）C知數據墊片為圓環(huán)熱，熱片材料為軟鋼，墊片寬度s =15.872mm,墊片接觸面平均直徑為 323.85mm：設計壓力P=18.6MPa；常溫下螺栓材料的許用應力cb=254MPa；設計溫度 下螺栓材料的許用應力<T； = 221MPa；螺栓公稱直徑dB=50mm；螺距円為3mmo螺栓個 數n=12ob）計以法蘭螺栓緊固力矩1）確定墊片基本密封寬度査表2.0.1-1可知，對圓環(huán)墊b0=co/8=1.984mm02）確定墊片有效密封寬度b：因為b0<6.4mm,所以b=b0=1.984mm3) 確定墊片壓緊力作用屮心圓直徑Dg；I大1為b0<6.4mm，所以DG=片接觸面的平均肖徑二323.85mm4) ±(2.0.1-1)式計算操作狀態(tài)下內壓力引起的螺栓總軸向力F:一評P 鄉(xiāng) 323.852“8.6“.532WN5) 計算操作狀態(tài)下需要的域小墊片壓緊力Fp：由表2.0.1-2可知，軟鋼関環(huán)墊的墊片系數m為5.5；由(2.0.1-2)式可計算得到操作狀態(tài) 下需要的最小墊片壓緊力Fp為：FP=2KDGbMP=2nX 323.85 X 1.984 X 5.5 X 18.6=4.1298 X 105N6) 山(2.0.1-3)式計算操作狀態(tài)下需要的般小螺栓總荷載Wp：Wp=F+Fp=1.5321 X 106+4.1298X 105=1.9451 X 106N7) 計算預緊狀態(tài)下需要的繪小螺栓總荷載Wa：由3<2.0.1-2可知，不銹鋼圓環(huán)墊的墊片比壓力y為124.1；宙(2.0.1-4)式計算預緊狀態(tài)F需要的放小螺栓總荷載Wa為：Wa=7tDGby=7tX 323.85 X 1.984 X 124.1=2.5049 X 105N8) 計算預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷載Wy：按(2.0.1-5)式計算預緊狀態(tài)下需要的址小螺栓總浙積Aa：Wp _ 1.9451 xlO6MT" 221=8801.36/77/7727 一 4 -：2 5049X105 =986.】8”腫254按(2.0.仁6)計算操作狀態(tài)下需要的最小螺栓總面積An因Ap大于Aa,所以需要的螺栓總面積Am為Am=AP=8801.36mm2根據GB196-81,對于公稱直徑為50mm.螺距為3mm的螺栓，小=46.752mm。按 (2.0.1-9)式計算單個螺栓實際而積A:A = -«-)2 =-(46.752-)2 =1680.11/n/n24646實際螺栓總面積Ab為:Ab=n A=12X 1680.11=20161.34mm2 因為Ab大于Am,所以該Ab即為所求。利用上述計算結果，按(2.0.1-7)式計算預緊狀態(tài)下的螺栓設計總荷awy：=去 + 人冋= 8801.36 +20161.34%254 = 3.6783xl0>9) 螺栓設計總荷載W為：W=Wy=3.6783X 106N10) 按(2.0.1-10)式計算法蘭每個螺栓所需的緊固力矩T:lOkWd. 10_3 x0.13x3.6783x106 x50T = = 1992.41N tnn124 常用的法蘭螺栓緊固力矩從上述例題可以看出，螺栓的斷面和緊固力矩主要與操作狀態(tài)下的壓力有關，操作壓 力均小于法蘭公稱壓力，按公稱壓力計算的螺栓斷面和緊固力矩是故人的，在此緊固力矩 下又不致引起法蘭、螺栓和墊片的破壞和失效。為方便使用，將操作壓力等于公稱壓力， 操作溫度等干150°C條件下計算得到的緊固力矩列表如下。一般情況下可肖接采用。4.0.1 法蘭壓力等級：PN15.0MPa(相當于ANSI CLASS 900);螺栓材料:25Cr2MoVA；墊 片形式:圓環(huán)墊;墊片材料:不銹鋼及軟鋼。表4.0.1列出了上述條件下乞種公稱直徑法蘭對應 的法蘭螺栓緊固力矩。表4.0.1 法蘭螺栓緊固力矩法蘭公稱粗徑DN螺栓公稱宜徑mm螺栓個數單個螺栓緊固力矩Nm不銹鋼墊片軟鋼墊片1520467.6766.462020470.1468.7925244132.43130.5840274203.24200.4650248145.18142.7580248164.30161.161003J8322.8631&101503012342.50338.012003612625.00618.112503616633.90627.703003620650.91645.083503920861.22851.3040042201110.641098.6545048201680.661662.0050052202189.332167.194.0.2 法蘭壓力等級:PN15.0MPa（相當于ANSI CLASS 900）;螺栓材料:35CrMoA;片熨式:圓環(huán)墊;墊片材料:不銹鋼及軟鋼。表4.0.2列出了上述條件下乞種公稱直徑法蘭對應的法蘭螺栓緊固力矩。表4.0.#法蘭螺栓緊固力矩法蘭公稱直徑DN螺栓公稱直徑mm螺栓個數單個螺栓緊固力矩Nm不銹鋼墊片軟鋼墊片1520467.6766.462020470.1468.7925244123.89122.0440274190.57187.7950248136.64134.2180248155.76152.62100308304.92300.161503012324.56320.072003612592.50585.612503616601.40595.203003620618.41612.583503920819.16809.2440042201057.311045.3245048201599.091580.4250052202189.332167.194.0.3 法蘭用力等級:PN25.0MPa(4ll 當于ANSI CLASS 1500);螺栓材料:25Cr2MoVA;舉片型式：圓環(huán)墊;墊片材料：不銹鋼及軟鋼。表4.0.3列出了上述條件下各種公稱電徑法蘭対應的法蘭螺栓緊固力矩。表403法蘭螺栓緊固力矩法蘭公稱直徑DN螺栓公稱直徑mm螺栓個數單個螺栓緊固力矩不銹鋼墊片軟鋼墊片1520476.9174.902020481.0578.7925244148.36145.2740274231.42226.7650248169.61165.5580308353.64346.39100338498.01488.541503612650.33640.0620042121127.3125048121742.351716.1230052162196.182161.7735056162818.472770.9540064164193.824125.3045072165986.725899.2250076167225.387163.234.0.4 法蘭壓力等級:PN25.0MPa（相當于ANSI CLASS 1500）;螺栓材料:35CrMoA;墊片型式：圓壞墊;墊片材料:不銹鋼及軟鋼。表4.0.4列出了上述條件下各種公稱肖徑法蘭對應的法蘭螺栓緊同力矩。表4.0.7法蘭螺栓緊固力矩法蘭公稱直徑DN螺栓公稱宜徑mm螺栓個數單個螺栓緊固力矩Nm不銹鋼墊片軟鋼墊片1520476.9174.902020481.0578.7925244139.81136.7340274218.75214.0950248161.06157.0180308336.55329.29100338474.53465.061503612617.83607.5620042121073.971054.8525048121660.781634.5530052162196.182161.7735056162818.472770.9540064164193.824125.3045072165986.725899.2250076167225.387163.234.0.5 法蘭壓力等級:PN420MPa（相當于ANSI CLASS 2500）;螺栓材料：25Cr2MoVA;墊法蘭公稱粗徑DN螺栓公稱宜徑mm螺栓個數單個螺栓緊固力矩Nm不銹鋼墊片軟鋼墊片1520497.1993.5120204111.58105.2325244195.38189.2240304422.68407.9450278288.74280.5780338533.58519.311003J8961.78935.921505282488.472427.8120052122467.37240&3625064124693.784581.7930072126987.236821.3035060164110.304024.7545072167484.607337.604.0.6 法蘭壓力等級:PN42.0MPa（相當于ANSI CLASS 2500）;螺栓材料:35CrMoA;墊片法蘭公稱嵐徑DN螺栓公稱宜徑mm螺栓個數單個螺栓緊固力矩Nm不銹鋼墊片軟鋼墊片1520497.1993.5120204111.58105.2325244186.64180.6840304411.61390.8450278276.07267.9180338510.11495.841003J8919.92893.861505282488.472427.8120052122467.37240&3625064124693.784581.7930072126987.236821.3035060164110.304024.7545072167484.607337.6型式：圓環(huán)墊;墊片材料:不銹鋼及軟鋼。農4.0.6列出了上述條件下各種公稱直徑法蘭對應的法蘭螺栓緊固力矩。