新闻中心
所在位置:
>

如何确定螺栓的载荷及其扭矩?

发布日期:2024-03-18 16:37:47   浏览量 :157
发布日期:2024-03-18 16:37:47  
157

法兰紧固时如何确定螺栓的载荷及其扭矩,对于大家来说,可能都是一个比较感兴趣的话题。首先提出两个问题:

* 对于M36以下的螺栓,知道螺栓荷载,如何求对应的扭矩值?

* 对于可以进行液压拉伸的螺栓,不进行法兰计算,如何查取对应的螺栓荷载?

大家在进行法兰设计时或查阅法兰的计算报告,都能找到法兰预紧和操作时的螺栓拉力。对于M36以下的螺栓,一般可以采用扭矩扳手。现在知道螺栓荷载,如何求对应的扭矩值呢?大家可以查阅GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》或者相关的资料就能够找到相应的扭矩值。 

对于可以进行液压拉伸的螺栓,大家可以查阅相应的垫片生产厂家的数据,即可以知道螺栓的荷载。更简单的可以直接取螺栓材料45%的屈服强度来计算每个螺栓的载荷。这是我计算出来的螺栓加载扭矩:采用力矩扳手、垫片为缠绕垫片(用钢圈垫可以类推),仅供参考。



根据 GB150-1998《钢制压力容器》 P94中'9 法兰'的规定,求得垫片压紧力,再根据力与力矩的关系,算出每条螺栓的力矩。高压法兰尺寸为:DN6' PN1500class(缠绕垫片密封),其法兰预紧力具体验算如下:

1、查 HG20592~20635-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》中 HG20631-97法兰密封面外径 d=216mm;

2、查HG20631-97中DN6' PN1500class D 型缠绕垫片缠绕垫内径 D2=171.5mm,缠绕垫外径 D3=209.6mm,垫片密封宽度 N=19.05mm ,D3<d。

3、按照 GB150-98 P91 表 9-1 中 1a垫片基本密封宽度 b0=N/2=19.05/2=9.525mm>6.4mm。

4、按照 GB150—98 P94 中 9.5.1.1 垫片有效密封宽度 b=2.53 =2.53 =7.81mm。

5、按照 GB150-98 P94中 9.5.1.2 垫片压紧力作用中心圆直径 DG=D3-2b=209.6-2*7.81 =193.98mm。

6、查 GB150-98 P93表 9-2 中缠绕垫片的垫片系数 m=3.00,比压力 y=69MPa。管线的设计压力为 15.85MPa,操作压力为 14.4MPa。

7、按照 GB150-98 P94中 9.5.1.3 中预紧状态下需要的最小垫片压紧力FG=Fa=3.14DGby=3.14*193.98*7.81*69=328236.4N 。

8、按照 GB150-98 P94中 9.5.1.3 操作状态下需要的最小垫片压紧力 FG=Fb=6.28DGbmpc=6.28*193.98*7.81*3.00*14.4 =411009N。

9、按照力与力矩的关系式 N=0.2Fd,该法兰用紧固件螺栓为 M36*3,用紧固件螺栓 12对,螺纹实际作用力直径为 d=33。

10、预紧状态下每条螺栓加载扭矩 Na=0.2(FG/12)d=0.2*(328236.4/12 )*(33/1000)=180N.m。

11、操作状态下每条螺栓加载扭矩 Np=0.2(FG/12)d=0.2*(411009/12)*(33/1000)=226N.m。

以上是按照 GB150的法兰要求算出来的每条螺栓需要加载的力矩,应用到实际工作中,采用力矩扳手完全可以满足要求,不过在实际工作中,力矩扳手按照30%、50%、100%的预紧力矩进行操作。在 100%的预紧力矩作用下,多紧几次,就可以完全解决问题。


附加:

一、力矩的确认

先说载荷和力矩的换算,力矩扳手制造商有着对应表可以查,从理论力学教科书上也有公式,公式中一个系数是一个范围,需要根据实际情况来确定。做过实验,对螺栓帖上应力片来验证载荷的变化,结论是:系数在推荐的范围内,但变化比较大。这与螺栓螺纹加工精度、润滑程度、螺母表面与法兰表面的光洁度、螺母与螺栓啮合的匹配状态等有着紧密的联系。因此从理论计算和实际结果是有着大的差别的。当然,采用力矩扳手比传统方法还是进了一大步。

二、关于螺栓上紧过程相邻螺栓受力变化效应

规律:螺栓上紧过程各螺栓受力影响分析无论采用何种垫片,为了保证密封效果均需有相应的密封比压,在螺栓上进过程中,由于螺栓受力是渐紧上升,因此密封比压产生的轴向力不均匀分配在各螺栓中,在紧固某个螺栓时其相邻螺栓的受力将减小。实践例子:在螺栓按照规定的力矩旋紧过程中,对某一个螺栓加载,则其相邻螺栓的载荷立即下降。当载荷达到规定值仍因为某种原因再要加载,则加载的动力必须要远超过阻力,我们的试验结果平均在 120%以上。比较有效的方法:在旋了数圈后,对相隔螺栓加大载荷(超过理论载荷)进行旋紧,而后对相邻螺栓按照理论载荷旋紧,这样对于一个法兰来说,各螺栓的载荷形成一条相对均匀的载荷曲线。

三、法兰连接是管道施工的重要连接方式

法兰连接就是把两个管道、管件或器材,先各自固定在一个法兰盘上,两个法兰盘之间,加上法兰垫,用螺栓紧固在一起,完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘,也是属于法兰连接。法兰分螺纹连接(丝接)法兰和焊接法兰。低压小直径有丝接法兰,高压和低压大直径都是使用焊接法兰,不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。根据压力的不同等级, 法兰垫也有不同材料,从低压石棉垫、高压石棉垫到金属垫都有。法兰连接使用方便,能够承受较大的压力。在工业管道中,法兰连接的使用十分广泛。在家庭内,管道直径小,而且是低压,看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场,到处都是法兰连接的管道和器材。

已知扭矩T和螺栓的公称直径d,楼主要求的应该是轴向拉力P, P=T/(K d)式中K—拧紧力系数,可查下表:


螺栓
扭矩
力矩
联系我们
400 - 118 - 3888
唐山市高新区庆北道45号
suntorque@sunvua .com
SunTorque
COPYRIGHT © 2022 唐山旭华智能科技有限公司 版权所有 冀ICP备17005116号-7
回到顶部