1. 設(she)計條件(jian)
選擇法蘭連接用緊(jin)固件材料時,應同時考慮管道操作壓力、操作溫度、介質種類和墊片類型等因素。墊片類型和操作壓力、操作溫度一樣,直接對緊固件材料強度提出了要求。例如,采用纏繞式墊片密封的低壓劇毒介質管道的法蘭連接,盡管管道的操作壓力和溫度都不高,但因為使纏繞式墊片形成初始密封時所需要的比壓力較大,從而要求緊固件的承受載荷也大,因此,在這種情況下就要求緊固件采用高強度合金鋼材料。
2. 螺栓/螺母形式的選擇
六角頭螺栓(shuan)宜用于PN≤2.0MPa的法蘭連接。PN>2.0MPa或高溫條件下應采用全螺紋螺柱或等長雙頭螺柱。屈服強度不超過235MPa的低強度緊固件,僅使用于PN≤2.0MPa非金屬墊片的法蘭連接,不得應用于劇烈循環操作工況,碳鋼低強度緊固件使用溫度范圍為-20~200℃。經變形硬化的奧氏體不銹鋼緊固件用于非軟質墊片法蘭連接時,應驗算緊固件承載能力是否符合連接要求,且使用溫度不得超過500℃。
①. 六(liu)角頭(tou)螺栓(shuan)(單頭(tou)螺栓(shuan))xagonal headt):常(chang)與平(ping)焊法蘭和非(fei)金屬墊片配(pei)(pei)合用(yong)于操(cao)作較(jiao)緩和的工況(kuang)下(xia)。常(chang)配(pei)(pei)H=0.8D8D螺母(mu),六(liu)角頭(tou)螺栓(shuan)常(chang)用(yong)材料是BL3或者是Q235B;石(shi)化工業中(zhong)一般(ban)用(yong)于壓力溫度較(jiao)低的冷卻水、空氣等公用(yong)工程管道上。
②. 螺(luo)柱(雙頭螺(luo)栓)(studbolt):沒有頭部的,僅有兩端均外帶螺(luo)紋的一類緊固(gu)件。常與(yu)對焊法蘭配合使用(yong)在操作(zuo)條件比較苛刻的工況下。
③. 螺柱的(de)通(tong)絲(si)型雙頭(tou)螺栓上沒有截面形(xing)狀的(de)變(bian)化(hua),故其(qi)承載能力強。而非通(tong)絲(si)型雙頭(tou)螺栓則(ze)相對承載能力較弱。
④. 螺(luo)柱(zhu)適用(yong)于所有公稱壓力等級的(de)管(guan)法(fa)蘭,以往(wang)規定PN≤2.5MPa的(de)法(fa)蘭可配六角頭(tou)螺(luo)栓亦可配螺(luo)柱(zhu),而PN≥4.0MPa的(de)法(fa)蘭只配螺(luo)柱(zhu)。SH/T 3059《石油化工管(guan)道(dao)設(she)計器材選(xuan)用(yong)通則》規定除PN<5.0MPa,采用(yong)軟質墊片的(de)法(fa)蘭連(lian)接可選(xuan)用(yong)六角頭(tou)螺(luo)栓外,其他(ta)法(fa)蘭連(lian)接均(jun)應(ying)選(xuan)用(yong)全螺(luo)紋螺(luo)柱(zhu)。ASME B16.5也有類似規定,PN≥400400psi法(fa)蘭連(lian)接均(jun)采用(yong)螺(luo)柱(zhu)。
⑤. 由于同樣直(zhi)徑(jing)螺(luo)栓的(de)保證載荷與最(zui)小拉力載荷,細(xi)牙螺(luo)紋(wen)均比粗牙螺(luo)紋(wen)要大(da),中國(guo)石化集團(tuan)公司(si)標(biao)準規定M≥36mm一(yi)律用螺(luo)距(ju)為3mm的(de)細(xi)牙M≥36m螺(luo)紋(wen)。原化工部標(biao)準規定螺(luo)紋(wen)直(zhi)徑(jing)M10~27時,采(cai)用粗牙螺(luo)紋(wen);M30~45時采(cai)用細(xi)牙螺(luo)紋(wen)。
⑥. 螺母材料常根據與其配合的螺栓材料確定,這些組合在一般的標準中都有規定。一般情況下,螺母材料應稍低于螺栓材料,并保證螺母硬度比螺栓硬度低HB30左右。
①. 螺(luo)(luo)柱應(ying)為通絲(si),并帶有兩個(ge)螺(luo)(luo)母,螺(luo)(luo)母應(ying)選(xuan)用Ⅱ型(m=1d)六角螺(luo)(luo)母。六角頭螺(luo)(luo)栓應(ying)配用I型((m=0.8d)78d)六角螺(luo)(luo)母。
②. 商品級(ji)(ji)六角螺栓,其(qi)(qi)產(chan)品公(gong)差等(deng)級(ji)(ji)采用A級(ji)(ji)和B級(ji)(ji),性能等(deng)級(ji)(ji)為(wei)8.8級(ji)(ji),僅用于(yu)PN≤1.6MPa,配(pei)用非金屬軟(ruan)墊片及(ji)非易(yi)燃、易(yi)爆和危害程(cheng)度不高的場合。其(qi)(qi)最高使(shi)用溫(wen)度為(wei)250℃相應的螺母性能等(deng)級(ji)(ji)為(wei)8級(ji)(ji)。
③. 商品級(ji)(ji)雙頭螺柱,其產品公差等級(ji)(ji)采用A級(ji)(ji)和B級(ji)(ji),性(xing)能(neng)等級(ji)(ji)為(wei)8.8級(ji)(ji),僅用于PN<4.0M Pa,配(pei)用非金屬軟墊(dian)片。其最(zui)高使(shi)用溫度(du)為(wei)250℃,相應的螺母性(xing)能(neng)等級(ji)(ji)為(wei)8級(ji)(ji)。
④. 專用(yong)級的(de)螺栓(柱)、螺母(mu)的(de)選(xuan)配應符合(he)HG/T 20613和20634《鋼制管法蘭、墊片、緊固(gu)件》中的(de)有關規定。其材質的(de)選(xuan)擇要(yao)以(yi)使用(yong)溫(wen)度(du)一壓力為基準。
⑤. 墊(dian)圈在一般(ban)情況時(shi)不宜(yi)使用,只有在金(jin)屬(shu)螺栓(柱)和螺母用于(yu)緊固非金(jin)屬(shu)或有色金(jin)屬(shu)連接件時(shi)才使用。
⑥. 螺柱,螺栓和螺母的(de)公差等級均分A、B、C三(san)級。C級過去稱粗制(zhi),A、B級過去有的(de)分別叫精制(zhi)、半精制(zhi),也有的(de)統稱為精制(zhi)。石油化工管(guan)法蘭緊(jin)固件(jian)標準規(gui)定一律符合(he)B級產品(pin)要求。HG規(gui)定壓力≤0.6MPa時可采用(yong)C級產品(pin)。
3. 螺栓/螺母材料的選擇
①. 螺(luo)母材料(liao)常根據與其配合(he)的螺(luo)栓材料(liao)確定,這些組合(he)在(zai)一(yi)般(ban)的標準中(zhong)都有規定。一(yi)般(ban)情況下,螺(luo)母材料(liao)應稍低于螺(luo)栓材料(liao),并(bing)保證(zheng)螺(luo)母硬度(du)比(bi)螺(luo)栓硬度(du)低HB30左(zuo)右。
②. 墊(dian)片(pian)(pian)類型和(he)操(cao)作(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力、操(cao)作(zuo)溫度一樣,都直接對緊(jin)固件材(cai)料(liao)強度提出(chu)了要(yao)求(qiu)。例如,采用纏繞(rao)式墊(dian)片(pian)(pian)密封的(de)低壓(ya)(ya)(ya)劇毒(du)介質管道的(de)法(fa)蘭連(lian)接,盡管管道的(de)操(cao)作(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力和(he)溫度都不高,但因為使纏繞(rao)式墊(dian)片(pian)(pian)形成初始密封時所需要(yao)的(de)比壓(ya)(ya)(ya)力較大(da),從而要(yao)求(qiu)緊(jin)固件的(de)承受(shou)載荷也大(da),因此(ci),在這種(zhong)情況下就要(yao)求(qiu)緊(jin)固件采用高強度合金鋼材(cai)料(liao)。
③. 合金鋼(gang)螺柱(zhu)均(jun)應采用(yong)高級優質(zhi)鋼(gang).即材(cai)料牌號后均(jun)應加(jia)字母A,如35CrMoA、25CrMoVA。
④. 管法蘭大量采(cai)用(yong)專用(yong)級緊固件(jian),這種用(yong)材料牌號表示的螺栓螺母的機械性能(neng)根據GB150的規定。
⑤. 螺母的(de)機械性能(neng)稍低于螺栓/螺柱。
①. 低(di)溫(wen)用緊(jin)固件(jian),應對其(qi)材料的低(di)溫(wen)沖擊韌性作出規定。
②. 緊固(gu)件在蠕變溫(wen)度范圍內(nei)使用時,應(ying)考(kao)慮螺(luo)栓松弛引(yin)起的(de)螺(luo)栓載(zai)荷(he)損失,此(ci)將影響法蘭接頭的(de)密(mi)封能力。
③. 高溫(wen)用緊固件材料應與(yu)法(fa)蘭(lan)材料具(ju)有相近的(de)熱膨脹系數(shu)。
④. 低強度緊固件(jian)僅用(yong)于公稱壓(ya)力小(xiao)于或等于PN16、采用(yong)非金屬平墊片的法蘭接(jie)頭,不應使用(yong)于劇(ju)烈循環的工(gong)況(kuang)。
⑤. 六角頭螺(luo)栓僅適用于公稱(cheng)壓力(li)小于或等(deng)于PN16的(de)場合。公稱(cheng)壓力(li)大于或等(deng)于PN40或高溫工況下,應采用全(quan)螺(luo)紋螺(luo)柱。
6. 螺(luo)柱/螺(luo)栓的長(chang)度(du)及數量應(ying)符合法蘭的標準(zhun)要求。
7. 設計壓力和(he)溫度。
①. 公稱(cheng)壓(ya)力(li)≥10.0MPa時,或(huo)溫度壓(ya)力(li)變化急(ji)劇(ju)頻繁(fan)時,可采用全螺紋(wen)螺柱。
②. 公稱(cheng)壓(ya)力(li)≤6.3MPa時,可采用等長雙頭螺柱。
③. 公稱壓力≤1.6MPa可選(xuan)用六角頭螺(luo)栓。