5高强螺栓安装要求及法兰贴合面的工艺要求
第五章高强度螺栓的安装技术要求及法兰贴合面的工艺要求一、概论
高强度螺栓摩擦联接广泛应用于机械、桥梁、建筑、高速立交钢梁等钢结构。在起重运输机械中也大量使用高强度螺栓摩擦联接，如门式起重机的转盘和转柱联接、装卸桥海陆侧门框的联接、集装箱轮胎式起重机的支腿和鞍梁的联接、装船机旋转架之间的联接等。
本章就高强度螺栓摩擦联接的技术条件、安装要求、除锈及运输等诸方面制订出一些“标准”，供公司工艺和施工使用。
二块以上的板件用螺栓、螺母联结，当外力W沿垂直螺栓轴线方向作用，而板间结合强度受接触面的摩擦力支配时，称为“摩擦联接”。
当能预期到螺栓孔与螺栓光杆部分精密配合的机械零件时，即可采用剪切联接设计（铰制联接）。如钢结构所用构件的联接开孔很多，而铰孔精密加工很困难时，则一般不用铰制联接，而用本章介绍的高强度螺栓摩擦联接。
高强度螺栓的联接强度是由摩擦面的摩擦力提供的，所以为了产生必须的摩擦力，需要细心注意摩擦面的状态和螺栓、螺母的紧固。
而且在联接中为了得到足够的强度，需要采用淬火回火处理的中碳钢或合金钢制造的螺栓和具有与螺栓相应强度的螺母，并为了使旋紧扭矩稳定须用硬化的表面光滑的垫圈。
二、高强螺栓的材料及机械性能
(a) 高强度螺栓，螺母，垫圈的机械性能
（b）高强度螺栓的抗拉载荷
三、联接副扭矩系数值及设计资料
（a）联结副扭矩系数值K：
联接副的扭矩系数值公式如下：
K＝M/(D*Fo)
式中，K ：扭矩系数（查螺栓测试报告）
M ：施行拧扭矩（kg.m）
D ：螺栓外经公称直径尺寸(m)
Fo：螺栓预拉力（Kg）
（b）设计资料
①螺栓有效截面积As
②屈服极限σs
如用中国国标GB1229～1230时，σs如下：
8.8级螺栓σs σs＝6400～6600Kg/cm2
10.9级螺栓σs σs＝9400～9900Kg/cm2
③预紧螺栓时所施加预紧力控制在（0.6~0.7σs）范围，设Fo 为预紧力：Fo＝（0.6~0.7）×σs×As;预紧力矩：Mo＝K×Fo×d （Kgm）;公式中Fo－预紧力（kg）、d－直径（m）、K－扭矩系数，一般K＝0.12~0.17，平均取K＝0.145;螺栓出厂时均有报告说明。
④ 摩擦面数n ，通常是一个和二个，提倡使用二个摩擦面，二个摩擦面传力平顺。
1个摩擦面 n=1
2个摩擦面 n=2
⑤ 各种规格高强度螺栓，单个螺栓，一个摩擦面，其表面喷砂＋一度环氧富锌底漆，连接的摩擦力列表如下：
N
N
N N
⑥各规格螺栓预紧力Fo和预紧力矩Mo如下：
说明：
a．上述的扭矩值，如果明确了螺栓的扭矩系数K值，应将实际K 值代入公式计算或将表内的Mo×K/0.145
b．起摩擦传递作用的连接件（工作时螺栓不受剪切力）的场合，应将表内扭矩值用足。
c．若传力方向与螺栓拉力方向一致情况（工作时螺栓除预紧力外，还受附加力时）预紧要求不是很高情况下可将上述预紧力矩值×0.8使用，但这些场合一般没有用高强度螺栓，（如电机地脚螺栓、减速器地脚螺栓、支座螺栓）一些受拉压力的法兰螺栓，如图所示：
N N
如果（这种情况）受纯拉力N ，N 很大时，则施加预紧力时，要非常慎重，要找有关资料进行详细的计算（根据联接件的刚性系数和预紧系数计算。见机械工业出版社出版的<<机械设计手册>>第三卷：表21－48～21－51页；表21－2－7；表21.2-10;表21.2-11;表21.2-12;表21.2-13计算）
d ．如果选用进口高强度螺栓，则预紧力和预紧力矩应按相应进口螺栓规范值办理，上述表内数值供参考。 ⑦ 计算举例：
如A3结构件，被联接板δ＝20，宽度b=1000mm,表面喷砂＋一度环氧富锌漆,双摩擦面联接，使用10.9级M24高强度螺栓联接，求一端所需的螺栓数m 。
解：由上述表查得一个M24的10.9级螺栓，单个摩擦面时传递的摩擦力Fi ，Fi ＝8400
则：根据等强度联接要求得：
Fi*n*m=σs*δ*b=2300×2×100＝460000＝8400×2m ＝16800m （A3钢屈服强度σs ＝2300kg/cm2） 所以m=460000/16800=27.38 完整取28个螺栓。 如果结构上只能设二排，则每排为14个螺栓。设计时，应根据构件重要程度、危险性，所需螺栓数可增加10～20％。 四、高强螺栓的安装要求
1、本“标准”适用于港口机械钢结构中高强度大六角头螺栓的施工
N N
与验收。
2、引用标准：
?AISC（Ninth Edition）
Allowable Stress Design
Specification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts
美国钢结构协会（第九版）
用ASTM A325或A490螺栓的结构接头许用应力设计规范
?GB/T1228－91 钢结构用高强度大六角头螺栓
?GB/T1229－91 钢结构用高强度大六角螺母
?GB/T1230－91 钢结构用高强度垫圈
?GB/T1231－91 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件
?JGJ 82－91 钢结构用高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程
3、螺栓的储运保管及使用要求：
3.1高强度大六角头螺栓连接副由一个大六角头螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，使用组合应按表1和表2的规定。高强度螺栓连接副应在同批内配套使用。
3.2高强度螺栓连接副，应由制造厂按批配套供货，并必须有出厂质量保证书。对于M≥24的螺栓副，表面可经达克罗处理。
3.3 高强度螺栓连接副在运输、保管过程中，应轻装、轻卸，防止
损伤螺纹。
表1 高强度大六角头螺栓连接副组合（GB/T1231－91）
表2 高强度大六角头螺栓连接副组合（AISC）
3.4 高强度螺栓连接副应按包装箱上注明的批号、规格分类保管，室内存放，堆放不宜过高，包装需有密封要求，防止生锈和沾染脏物。高强度螺栓连接副在安装使用前严禁任意开箱。
3.5 工地安装时，应按当天高强度螺栓连接副需要使用的数量领取。当天安装剩余的螺栓副必须妥善保管，不得乱扔、乱放。在安装过程中，不得碰伤螺纹及沾染脏物。
4、螺栓孔的检查：
4.1 螺栓孔径应符合设计要求，孔径和孔距的允许偏差应符合标准
[1]从抗拉强度来讲，美国标准的A325型与国标的8.8S相当，A490型与
10.9S相当。
规定。
4.2 孔要钻成正圆柱体，孔壁与构件表面垂直，孔边毛刺必须彻底去掉。
5、结合面的准备：
5.1 所有结合面,包括螺栓头和螺母旁边的表面，无氧化皮(除紧密的轧制氧化皮之外)、无污物或其它杂质。
5.2 经处理后的结合面应采取保护措施，防止被油污、油漆等污染。严禁在高强度螺栓连接处结合面上作任何标记。
5.3 高强度螺栓连接结合面（包括法兰与法兰、法兰与垫片的结合面）禁止涂硅胶等密封胶，结合面的处理为：喷砂＋涂富锌底漆，漆膜厚度不超过40μm。
5.4 待高强螺栓联结检验合格后，再按产品要求对节点进行油漆。
6、高强度螺栓的安装
6.1 确认设计图或施工图中所用高强度螺栓的预拉力。
6.2 工具的选用
6.2.1 初拧初拧选用气动扳手，保证初拧扭矩值在许可的范围内即可。
6.2.2 终拧终拧采用液压扭矩扳手或人力扭矩扳手。[2]
6.3 校准液压扳手或人力扭矩扳手，确定施工扭矩。
6.3.1 安装新螺栓用的液压扳手必须每天校准，校准条件与安装条件相同。如果扳手的压力、导管长度、导管直径或扳手润滑条件不变，则扳手的校准是有效的。但在任何情况下，校准有效期最长为一天。
6.3.2 选择三副尺寸和等级与安装时相同的螺栓、螺母、垫圈作为试样，核查螺母在全部螺纹上能否顺利旋转。
6.3.3 先取一副试样在SkidmoreWilhelm 螺栓拉力校准仪上进行试验。把一只螺栓放入Skidmore 上，将螺栓头置于Skidmore 后面，并把淬硬垫圈置于螺母下。如有必要，可把垫圈垫起使螺母外有二到三牙螺纹，垫圈应靠近螺母放置。
6.3.4 用将在施工中使用的液压扭矩扳手紧固螺栓至紧密贴合状态，由Skidmore 表盘上对应的强度等级拉力读数，根据这个拉力读数来确定螺栓的拧紧扭矩。[3]
6.3.5 在螺栓、螺母、垫圈及Skidmore 装置的面板上作好配对标记。 6.3.6 转动螺母紧固螺栓，一直到Skidmore 表盘上的拉力读数为设计预拉力为止，并记录从第6.3.4开始的转角--- 自紧密贴合状态开始的螺母转动量。
6.3.7 卸下螺栓副，并用其它两副试样重复上述试验。
6.3.8 如果试验所测定的最大扭矩与最小扭矩的差值不超过此三次试验所得扭矩平均值的40％，即：
T T T ave max min
.
-≤40% 式中：
T m a x
? 三副试样中的最大扭矩；
T min ? 三副试样中的最小扭矩； T a v e
.? 三副试样的平均扭矩。 那么，当天的施工扭矩须为第6.3.6条中三副试样所确定的扭矩的平均值增加5％，即当天的施工扭矩为：
T T T T
i =
++
?
123
3
105%
.
式中：T
i
?当天的施工扭矩；
T T T
123
,,?三副合格试样的扭矩。
如超过平均值的40％，则另外测试两个试样，然后去掉五个试样中
最高及最低的两个扭矩值，重新计算扭矩平均值及最大扭矩与最小扭
矩的差值[4]，然后确定施工扭矩。
6.3.9对试样编号放置，待节点的螺栓联接检验合格后，扔掉所有试样，不得再用。
6.3.10如不采用液压扳手终拧，而采用人力扭矩扳手终拧。则人力
扭矩扳手在使用前须在扭矩标定仪上标定后再使用。标定有效期最长
为一天。
6.4 装配
6.4.1 先用引销通过螺栓孔调整结构件中心位置。注意在打入引销时，不允许出现螺栓孔变形。
6.4.2 结构件中心位置调整完毕，安装高强螺栓。注意：垫圈安装时
有倒角的一侧应朝向螺栓和螺母带圆台面的一侧。
6.4.3 遇有螺栓不能自由穿入栓孔时，要用铰刀进行修孔后，再穿入高强度螺栓，为防止螺纹损坏，不得硬行打入高强度螺栓。
6.4.4 修孔时，要将周围螺栓适当拧紧，等板层密贴后再行修孔，以防铁屑进入板缝，修孔后要用砂轮机清除孔边毛刺，并清扫砂轮屑。
6.4.5 螺栓穿入方向以施工方便为准，但也应注意整齐美观，穿入方
向应尽可能一致。箱型断面要尽可能从里向外穿螺栓。
6.4.6 穿入高强度螺栓，用手扳充分紧固后，再卸下引销同时穿入相应的高强度螺栓并紧固。
6.4.7 下雨时。A.中止紧固作业，但螺栓插入后，则必须用扳手进行初拧。如摩擦面被雨打湿，则应尽可能在干后进行紧固。
B.或者采用工艺螺栓代替产品螺栓。工艺螺栓的数量为全部螺栓孔的1/3～1/2,但在试车前必须用产品螺栓换上。
6.5 拧紧
6.5.1 确认施工状态与试验状态是否相似。
6.5.2 拧紧时的施工扭矩为按第6.3.8条所得出的扭矩值。
6.5.3 高强度螺栓的拧紧步骤分为初拧和终拧。[2]
6.5.4初拧后检查节点，确认其已达到紧密贴合状态（间隙<～0.5），然后在螺栓、螺母、垫圈及节点板上作好划线配对标记。
6.5.5为使螺栓群中所有螺栓都均匀受力，螺栓的初拧和终拧都应按照“从里到外，从栓群中间向四周，对称紧固”的顺序进行。
[2] 对于公称直径大于或等于27mm的高强度螺栓，如果用户或监造有特别要求，其拧紧步骤可分为初拧、中拧和终拧。中拧采用扭力扳手，使用时必须校正，其扭矩误差不得大于±10％。
[3] a. 对于公称直径大于或等于27mm的高强度螺栓，如果用户或监造有特别要求，其拧紧步骤可分为初拧、中拧和终拧。初拧扭矩为施工扭矩的15%，中拧扭矩为施工扭矩的75％，终拧扭矩等于施工扭矩。
b.如果无特别要求，则高强度螺栓的拧紧步骤应为初拧、终拧。初拧扭矩约为施工扭矩的50％左右，终拧扭矩等于施工扭矩。
[4] 规范中并未规定扭矩偏差。经验表明，如果扭矩偏差范围太大，则螺栓的紧固将是不可靠的。
6.5.6高强度螺栓拧紧时，一般只允许在螺母上施加扭矩。
6.5.7高强度螺栓的初拧、终拧应在同一天完成。
6.5.8 记录终拧转角---指自紧密贴合状态开始的螺母转动量。[5] 6.5.9 每个节点终拧完成后应对最初拧紧的第一、二螺栓副以施工扭矩重新拧紧。
6.5.10 高强度螺栓拧紧到规定的扭矩后，不得拆后再使用。[6]
6.5.11 高强度螺栓终拧后螺栓头部应露出2～3牙，如图一所示。
图一
7、高强度螺栓连接副施工质量的验收
7.1 检验扭矩为第 6.3.8条中所确定的三副合格试样扭矩的平均值，即
T T T T
c =
++
123
3
.
[5] 终拧转角即自紧密贴合状态开始的螺母转动量，应这样确定和记录：
a. 在Skidmore装置上做试验时得出基准转角α，α为第6.3.8中三副合格试样转角的平均值；
b. α的公差为±30?。
c. 超差的螺栓副编号作记录，合格的或不超差的则不作记录；
d. 抽验时的转角记录也只把转角超差的螺栓副编号记录。
式中：T
?当天的检验扭矩；
c
,,?三副合格试样的扭矩。
T T T
123
7.2 每个节点扭矩抽验的螺栓连接副数为10％，但不少于二个螺栓连接副，对其施以检验扭矩，如无松动，则节点螺栓连接合格；如发现任一个螺栓松动，则须对节点的全部螺栓以终拧扭矩重新紧固一遍并记录转角[4]，然后再抽验10％，重复前述步骤。
7.3 扭矩检查应在螺栓终拧1小时以后，24小时之内完成。
8、高强度螺栓连接副施工质量应有下列检查验收记录：
8.1 当天扳手的校验记录；扭矩的测量值、施工值的记录；
8.2 初拧和终拧后贴合面间隙的记录；
8.3 终拧后转角的记录---指自紧密贴合状态开始的螺母转动量；[5]
8.4 抽验记录。
9、涂装
9.1 对于表面经达克罗处理的螺栓副，检验合格后如果达克罗涂层有损坏，则须用由螺栓制造厂提供的功效相当于达克罗处理的涂料进行修复。
9.2 对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强度螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝和螺栓副四周应及时用特殊密封胶封闭。
9.3 经检查合格后的高强度螺栓连接处，应按涂装工艺要求涂漆防腐。
五、大型联结法兰（岸桥钢结构件）贴合面的较高的工艺要求
1. 总则：
岸桥钢结构件的大型联接法兰一般有门框上下横梁与立柱之间的联接法兰和海陆侧下横梁与行走支座联接的法兰，这些联接法兰除承受正压力外，还承受由于惯性力所引起的剪切力，因此必须对联接法兰贴合面的加工质量（包括下料、装配前的加工、装配、焊接、焊后火焰矫正以及涂装各方面）加以控制，使贴合面间的摩擦力达到规定的要求。
2. 适用范围
2.1 梯形架与上横梁联接的法兰
2.2 行走支座法兰
2.3 下横梁与行走支座联接的法兰
2.4 门框联接法兰
3. 制作
3.1 梯形架与上横梁联接的法兰
3.1.1 法兰板用探伤板，下料时留4～5mm平面加工余量。
3.1.2 数控下料后，周边打磨去毛刺并矫平，其平整度误差在任意1m长范围内，不得大于1mm。
3.1.3 法兰的贴合面在装配前进行预加工，粗糙度为12.5，厚度应达到图纸要求，其误差为 1mm。加工后法兰贴合面的平面度见表1。
[6]指螺栓的轴力完全达到许可值后如有拆下则不得再用；如轴力未
达到许可值，则可继续使用。
3.2 行走支座法兰
3.2.1 法兰板用探伤板，下料时留4～5mm平面加工余量。
3.2.2 法兰贴合面待支座焊后整体加工，粗糙度为12.5，厚度
应达到图纸要求，其误差为 1mm。加工后法兰贴合面的平面度见表
1。
3.3 下横梁与行走支座联接的法兰
3.3.1 法兰板用探伤板，下料时不留平面加工余量，数控下料后
用油压机矫平，要求在任意1m长范围内，其平整度误差不得大于
1mm。
3.4 门框联接法兰
3.4.1 联接法兰板选用探伤板，下料时均留4～5mm的平面加工
余量。
3.4.2 数控下料后，打磨去毛刺，火焰矫正其平整度，要求在任
意2m长的范围内，其平整度误差不得大于2mm（也可采用油压机矫
平，其平整度误差1mm/1m）。
3.4.3 联接法兰的贴合面在装配前均进行预加工，加工时只能四
周定位，并将法兰板下平面与机床平台之间的间隙垫实，而不能将法
兰板压紧于机床平台（见图一），粗糙度为12.5。加工后法兰的厚
度要求达到图纸尺寸，其误差为－1～2mm。加工后法兰贴合面的平
面度见表1。
表1 法兰贴合面加工后的平面度要求
单位：mm
3.5 配钻孔前必须将法兰贴合面上的渣滓、毛刺等杂物清除干净，然后两两组对配钻螺栓孔（门框法兰按通用工艺规定GTD－03
进行，其余法兰划线配钻），同时作好配对标记。
3.6 钻孔后，对法兰贴合面进行冲砂处理并喷涂底漆，然后按
钻孔时作好的标记两两配对，并用工艺螺栓（GB5782－86，8.8级）
联接好（贴合面上的杂物必须清除干净，所有螺栓孔均用螺栓联接），
先用普通短扳手以全力将螺栓拧紧使法兰板紧密贴合，再加上接长杆
使螺母再转动1/2～2/3圈（螺栓不得转动），使所有螺栓补充拉紧。
图一
4. 装配及焊接
4.1 横梁及立柱等与法兰的连接焊缝接头的切割应尽可能使用自动切割，并打磨光滑，保证切割边的直线度误差不超过2mm。
4.2 应严格按图二的要求制备接头的坡口角度和钝边，并在安
装时保证根部间隙。
4.3 焊接时应注意对称施焊，以防法兰面发生焊接后的扭曲变形。
4.4 焊接时必须严格按《通用工艺规定GTD－19》中对FCM板的要求控制焊前预热温度和层间温度，焊后应对焊缝加热保温（温度为250?C～300?C，时间不小于2小时），以确保焊缝无缺陷，避免返修。
图二
4.5 焊接时还须严格按《通用工艺规程GTC－08》的要求对每一焊道（除根部焊道和表面焊层）进行锤击以消除应力，此为减少法兰板焊接角变形的关键。
4.6 门框联接法兰应在海陆侧门框拼装焊接结束48小时后，才允许拆除工艺螺栓。
5. 总装前的检查及总装时的注意事项
5.1 除门框联接法兰贴合面按5.2条检查外，其余法兰贴合面按照上述要求制作后可直接进入装配。
5.2 对于门框联接法兰，在岸桥进入总装前一周或海陆侧门框拼接完成15～20天后，应对法兰贴合面进行平整度检查，检查时采
用直尺和塞尺，如平整度超差（允许值≤0.25mm），则需火焰并辅以外力加以矫正（见图三），火焰矫正后应重新进行表面处理。
5.3 螺栓的安装应严格执行高强螺栓安装要求。
5.4 在吊装后大梁安装海、陆侧上横梁与立柱的联接螺栓时，
必须在完成所有螺栓的初拧后浮吊才能松钩卸载。
5.5 所有法兰因吊装、运输等原因造成贴合面达不到要求时必
须进行修正，合格后才能装配。
6. 涂装
在机加工法兰贴合面后采用回收循环式冲砂机进行冲砂处理，达到Sa 2 。粗糙度为25～35μm，预涂螺栓孔，待干燥后喷涂无机锌底漆或环氧富锌底漆，视整机油漆的配套系统定。底漆的干膜厚度为≤40μm。
7. 检验
质检部门应对该部分的质量进行严格监控，并将3.4.3，3.6，5.2，5.3，6等条款纳入检验报告。
图三
法兰螺栓扭矩计算
法兰螺栓扭矩计算 关键词:法兰螺栓拉力扭矩计算法兰螺栓紧固力矩法兰螺栓的紧固螺栓紧固力矩 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。本人就此抛砖引玉，希望大家分享更多的经验和知识。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
各种法兰垫片
垫片原材料选择 https://www.360docs.net/doc/d56078143.html,/ (2004-9-13 12:24:46) --密封技术 选择垫片的材料主要取决于下列三种因素: 温度压力介质 一. 金属垫片材料 1. 碳钢: 推荐最大工作温度不超过538℃，特别当介质具有氧化性时。优质薄碳钢板地不适合应用于制造无机酸、中性或酸性盐溶液的设备，如果碳钢受到在的应力，用于热水工况条件下的设备事故率非常高。碳钢垫片通常用于高浓度的酸和许多碱溶液。布氏硬度约120。 2. 304不锈钢 18-8（铬18-20%、镍8-10%），推荐最大工作温度不超过760℃。在温度 -196~538℃区间内，易发生应力腐蚀和晶界腐蚀。布氏硬度160。 3． 304L 不锈钢 含碳量不超过0。03%。推荐最大工作温度不超过760℃。耐腐蚀性能类似304不锈钢。低的含碳量减少了碳从晶格的析出，耐晶界腐蚀性能高于304不锈钢。布氏硬度约140。 4． 316不锈钢 18-12（铬18%、镍12%），在304不锈钢中增加约2%钼，当温度提高其强度和耐腐蚀性能提高。当温度提高时比其它普通不锈钢具有更高抗蠕变性能。推荐最大工作温度不超过760℃。布氏硬度约160。 5． 316L不锈钢 推荐最大连续工作温度不超过760℃~815℃。碳含量不超过相对于316不锈钢具有更优秀的耐应力和晶界腐蚀。布氏硬度约140。 6． 20合金 45%铁、24%镍、20%铬和少量钼和铜。推荐最大工作温度不超过760℃~815℃。特别适用于制造耐硫酸腐蚀的设备，布氏硬度约160。 7．铝 铝（含量不低于99%）。铝具有优秀耐腐蚀性能和加工性能，适用于制造双夹垫片。布氏硬度约35。推荐最大连续工作温度不超过426℃。 8．紫铜 紫铜的成份接近于纯铜，其含有微量的银以增加其连续工作温度。推荐最大连续工作温度不超过260℃。布氏硬度约80。 9．黄铜
标准法兰螺栓对照表
标准法兰螺栓对照表文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
法兰、阀门及配螺栓标准 公称通径法兰厚度螺栓标准螺栓数量套数备注 DN15 14 M12X50 4X2 8 DN20 14 M12X50 4X2 8 DN25 14 M12X50 4X2 8 DN32 16 M16X60 4X2 8 DN40 16 M16X60 4X2 8 DN50 16 M16X60 4X2 8 DN65 18 M16X60 4X2 8 DN80 20 M16X70 8X2 16 DN100 20 M16X70 8X2 16 DN125 22 M16X80 8X2 16 DN150 24 M20X80 8X2 16 DN200 26 M20X80 12X2 24 DN250 30 M22X90 12X2 24 DN300 30 M22X90 12X2 24 DN350 34 M22X100 16X2 32 DN400 36 M27X110 16X2 32 DN450 40 M27X120 20X2 40 DN500 44 M30X130 20X2 40 注：对夹式蝶阀除外。如用双头螺，可根据螺栓规格的大小、长度应加长10—30mm。 法兰、阀门及配螺栓标准 公称通径法兰厚度螺栓标准螺栓数量套数备注 DN15 16 M12X50 4X2 8 DN20 16 M12X50 4X2 8 DN25 16 M12X50 4X2 8 DN32 18 M16X60 4X2 8 DN40 18 M16X60 4X2 8 DN50 20 M16X60 4X2 8 DN65 22 M16X70 8X2 16 DN80 22 M16X70 8X2 16 DN100 24 M20X80 8X2 16 DN125 28 M22X90 8X2 16 DN150 30 M22X90 8X2 16 DN200 34 M22X100 12X2 24 DN250 36 M27X110 12X2 24 DN300 40 M27X120 16X2 32
法兰螺栓拉力扭矩计算
法兰螺栓拉力扭矩计算 1 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 2. 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。 3 因此从理论计算和实际结果是有着大的差别的。 4 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 1 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 2. 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 3 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 4. 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。 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。
法兰螺栓对照表
法兰螺栓： 法兰螺栓由六角头和法兰盘（六角下面的垫片和六角固定一体的）和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一体的螺栓，需与螺母配合，用于紧固连接两个通孔的零件。 1、六角头部类型：一种是平脑的，另一种是凹脑的。 2、表面颜色类别：根据不同需要，表面有镀白、军绿、彩黄、耐腐蚀的达克罗。 3、法兰盘类别：根据法兰螺栓的使用位置不同，盘的大小要求各不相同，另有平底和带齿之分，带齿的起防滑作用。 4、按连接的受力方式,有普通的和有铰制孔用的.铰制孔用的法兰螺栓要和孔的尺寸配合,用在受横向力时。 另外为了满足安装后锁紧的需要,有杆部有孔的,这些孔可以使螺栓受振动时不至松脱. 有的法兰螺栓没螺纹的光杆部位要做,叫细杆法兰螺栓.这种法兰螺栓有利于受变力的联结. 备注：市场上常用的国标号，GB5789(大头)、GB16674代替GB5787(小头) 法兰螺栓对照表: 1.6MPa法兰、阀门及配螺栓标准 公称通径法兰厚度螺栓标准螺栓数量套数备注 DN15 14 M12X50 4X2 8 DN20 14 M12X50 4X2 8
DN32 16 M16X60 4X2 8 DN40 16 M16X60 4X2 8 DN50 16 M16X60 4X2 8 DN65 18 M16X60 4X2 8 DN80 20 M16X70 8X2 16 DN100 20 M16X70 8X2 16 DN125 22 M16X80 8X2 16 DN150 24 M20X80 8X2 16 DN200 26 M20X80 12X2 24 DN250 30 M22X90 12X2 24 DN300 30 M22X90 12X2 24 DN350 34 M22X100 16X2 32 DN400 36 M27X110 16X2 32 DN450 40 M27X120 20X2 40 DN500 44 M30X130 20X2 40 注：对夹式蝶阀除外。如用双头螺，可根据螺栓规格的大小、10—30mm。 2.5MPa法兰、阀门及配螺栓标准 公称通径法兰厚度螺栓标准螺栓数量套数 DN15 16 M12X50 4X2 8 DN20 16 M12X50 4X2 8 DN25 16 M12X50 4X2 8 DN32 18 M16X60 4X2 8 DN40 18 M16X60 4X2 8
法兰螺栓对照表
法兰螺栓对照表 现在很多项目需要计算螺栓扭矩。法兰的计算一般是按照Water法校核强度和刚度，那么螺栓的扭矩应该是多少呢？ 螺栓扭矩的计算公式一般有两种，一类根据螺纹来计算螺栓扭矩值，ASME PCC-1的附录J： 另一种是根据螺母系数k来计算扭矩： T=kWd/n 其中 k：螺栓螺母和螺母法兰面之间的总摩擦系数，有润滑的取0.075-0.15，无润滑的取0.15-0.25（不同参考资料取法略有不同） W: 螺栓预紧载荷 d：螺栓直径（一般用根径） n:螺栓数量
两种公式都需要计算螺栓载荷，常用的是螺母系数法。 公式中一般只有螺栓载荷W是未知的，W的取值准确与否，决定了螺栓扭矩的计算结果是否可信。 那么螺栓载荷W应该如何计算呢？ 按《法兰接头安装技术规定》 在《法兰接头安装技术规定》的报批稿中，对于法兰螺栓的最小安装载荷和最大安装载荷有比较详细的规定。 其中4.4.5条规定了最小螺栓安装应力，其公式经过分析，等价于GB150.3公式7-6的最小螺栓载荷Wp除以Rj Rj为螺栓安装载荷的松弛系数，大于或等于0.7。 对于最大螺栓安装载荷对于高强度螺栓，安装目标应力为350MPa。对于一般的法兰螺栓来说，是超过其螺栓许用应力的。比如35CrMoA在常温下的螺栓许用应力为228MPa。 这样一来出现一个问题：
一般的低压的法兰计算时，预紧工况的螺栓设计载荷W决定了Mo。 也就是说，如果按照最大螺栓安装载荷来计算法兰，那么法兰的强度很大概率是不够的。 规范允许减少最大螺栓安装载荷，使得法兰强度刚度合格。 此值就是GB150.3的公式7-,9，预紧状态下的螺栓设计载荷W。 对于设备法兰来说，可以根据计算书得到预紧状态下的螺栓设计载荷W。对于管法兰来说，由于不会单独计算，所以也无从得知螺栓设计载荷。所以规范根据压力等级给出了每种法兰的最大最小螺栓安装载荷表。
管路法兰及垫片的选用
目前管道工程常用的连接方式有螺纹连接、焊接连接、法兰连接、承插连接、沟槽连接等形式。 低压管道PN≤ 2.5MPa 中压管道PN=4— 6.4MPa 高压管道PN=10—100MPa 超高压管道PN＞100MPa 是按照公称压力分。 公称压力： 管子、管件等在基准温度下的耐压强度成为公称压力。 xx连接 法兰连接是将垫片放入一对固定在两个管口上的法兰的中间，用螺栓拉紧使其紧密结合起来的一种可拆卸的接头。法兰种类: 按法兰与管子的固定方式分为螺纹法兰、焊接法兰、松套法兰；按密封面形法兰种类式可分为光滑式、凹凸式、榫槽式、透镜式和梯形槽式。 螺纹xx： 主要用于镀锌水、煤气钢管的连接，其密封面为光滑式。其公称压力常用的有 0.6MPa、 1.0 MPa、 1.6MPa三种。
焊接xx： 是管道连接中最常用的法兰，分为平焊法兰和对焊法兰两种。 1、平焊xx： 又叫搭焊法兰与管子焊接时将管子插入法兰孔内，在法兰内外部与管子进行搭接角焊。其公称压力常用的有 0.6MPa、 1.0 MPa、 1.6MPa和 2.5MPa四种。平焊法兰的密封面有光滑式和凹凸式。 2、对焊xx： 又叫高颈法兰，与平焊法兰的区别是带有一段锥形短管。法兰与管子的结合实质上是短管与管子的对口焊接。 故称对焊xx。一般用于公称压力≥ 4.0 MPa或温度大于300℃的管道上。对焊法兰有光滑式、凹凸式、榫槽式和梯形槽式四种 密封面形式。其中光滑式和凹凸式最为普遍。松套法兰： 松套xx： 也叫活套xx或活动xx。 分为平焊松套法兰、对焊松套法兰、卷边松套法兰。这种法兰接口，就是利用钢环或管口卷边把法兰套在管端上，因此法兰可以在管端上活 动，故称松套xx。 1、平焊松套xx：
常用法兰及螺栓与垫片
常用法兰及螺栓与垫片 预算交流2009-10-31 16:32:51 阅读184 评论0 字号：大中小 一、常用法兰 管道工程用的法兰分为钢管道法兰和通风管道法兰两种。 （一）钢管常用法兰 1、法兰的种类 钢管道用的法兰种类较多，最常用的是平焊钢法兰。按其接触面可分为光滑式和凹凸式密封面两种。如下图所示。 2、法兰的材质 法兰的材质通常与相应钢管的材质相同。采用普通碳素钢、优质碳素钢或低合金钢钢板加工而成。 3、法兰的规格表示 通常选用标准法兰，平焊钢法兰的规格，一般以公称直径DN和公称压力PN表示。（二）通风管常用法兰 1、法兰的种类 通风管道所用的法兰，按其形状不同可分为：圆形和矩形法兰两种。 2、法兰的材质 法兰的材质通常根据风管的材质选用。薄钢板风管，采用
角钢或扁钢加工制作法兰；硬聚氯乙烯塑料风管，采用较厚的硬聚氯乙烯塑料板加工制作法兰。 3、法兰的规格表示 圆形法兰以风管的外径D表示，矩形法兰以矩形风管的边宽×边宽表示。 二、常用螺栓、螺帽 1、螺栓螺帽的种类 螺栓螺帽的种类比较多。在管道工程中，法兰连接时常用的螺栓有两种：一种是粗制六角头螺栓（一端带有部分螺纹），与其相配的螺帽为普厚粗制六角螺帽；另一种是双头精致螺栓（两端均有螺纹），与其相配的螺帽为精致六角螺帽，其中最常用的是粗制六角头螺栓及其螺帽。 2、螺栓螺帽的材质 通常用普通碳素钢、优质碳素钢或低合金钢加工螺栓螺帽。 3、螺栓、螺帽的适用场合 粗制六角头螺栓及其螺帽，常用于介质工作压力≤1.6MPa，工作温度不超过250℃的给水、供热、压缩空气等管道的法兰连接。 4、螺栓螺帽的规格表示 如：M20×80,表示螺栓的直径为20mm，螺杆长80mm，与其相配的螺帽为M20。 三、常用垫片 管道工程中，垫片材质的选用要根据管内输送介质的性质、工作压力、温度选用。常用垫片的材质、种类、适用场所见下表所示。
垫片、法兰和螺栓检查内容
附件： 垫片、法兰和螺栓检查内容 一、垫片的选型及质量保证检查内容 1、施工前需复查设计图纸、厂家检修手册，严格按图纸、手册要求制定检修方案和实施检修。 2、垫片选用应先根据法兰型式、介质温度、压力，选定垫片材质及型式。 3、不得使用密封面有划痕、损伤等影响密封效果的垫片。 4、垫片领取和安装，必须按照设计文件规定的管道产品标准以及施工质量验收标准进行验收和记录，需要见证取样复验的，必须复验。 5、拆卸法兰、封头在打开前，预留螺栓数量不少于50%。 6、严禁在管线及法兰安装质量不合格情况下野蛮强力组队安装垫片；严禁将螺栓一次拧到紧固力矩设计值。 7、高温、高压、有毒、有害、可燃介质管道系统严密性试验过程中，因处理漏点更换垫片后，必须重新试压和试漏，在重新试压和试漏转入生产后的24小时内要加强巡回检查频次，发现泄漏及时处理。 8、管道如有泄漏，必须降压处理后再更换或调整安装垫片，严禁带压操作。 9、高温、高压、有毒、有害、可燃介质管道系统使用后的垫片其内部可能会出现裂纹等缺陷的不得重复使用。
10、由于不同型式的垫片所需要的预紧力不同，因此垫片替代必须重新核算法兰预紧力。 11、更换设备材质或更新部分零部件材料时必须重新核对垫片的材质、型式等。 12、垫片原材料（金属及非金属）的供应商应相对固定，垫片制造商应对每批原材料按比例进行抽检，并随产品提供原材料分析报告和质量证明文件。每批生产的垫片必须提供产品质量证明书。质量证明书应包括（但不仅限于）下列内容： 1）制造商名称及制造日期； 2）制造厂技术（质量）检验部门的公章； 3）质量检查员的签字及检验日期； 4）产品名称、规格、材料及执行标准； 5）垫片性能试验数据及合格结论； 6）其他用户要求做的检验报告。 13.采用新型垫片时，垫片生产企业必须提供该形式垫片检验合格的报告（报告中必须注明测试方法、测试仪器、测试数据鉴定等）且应提供该型式垫片在同类型石化装置成功使用的业绩证明。 二、垫片的安装与维护的检查内容 1、垫片的检查 1.1安装前应再次确认待安装的每片垫片本身规格、型式、压力等级、材质，与工艺管道压力、温度、介质相匹配。必须有检查记录。 1.2确认试压等临时用垫片必须有效去除。
法兰螺栓对照表
1、六角头部类型：一种是平脑的，另一种是凹脑的。 2、表面颜色类别：根据不同需要，表面有镀白、军绿、彩黄、耐腐蚀的达克罗。 3、法兰盘类别：根据法兰螺栓的使用位置不同，盘的大小要求各不相同，另有平底和带齿之分，带齿的起防滑作用。 4、按连接的受力方式,有普通的和有铰制孔用的.铰制孔用的法兰螺栓要和孔的尺寸配合,用在受横向力时。 另外为了满足安装后锁紧的需要,有杆部有孔的,这些孔可以使螺栓受振动时不至松脱. 有的法兰螺栓没螺纹的光杆部位要做,叫细杆法兰螺栓.这种法兰螺栓有利于受变力的联结. 备注：市场上常用的国标号，GB5789(大头)、GB16674代替GB5787(小头) 参考标准 GB16674 小系列 GB5789 加大法兰系列对应德标DIN EN 1665
IF III /ASME B18.2.1 美制系列 ASME B2.3.9 公制系列 DIN 6921 德国公制系列 法兰螺栓对照表 法兰外径螺栓孔距螺栓直径螺栓孔数法兰厚度法兰外径螺栓孔距螺栓直径螺栓孔数法兰厚度 3/8 DN10 50 60 14 4 14 DN10 90 60 14 4 14 1/2 DN15 59 65 14 4 14 DN15 95 65 14 4 14 3/4 DN20 105 75 14 4 16 DN20 105 75 14 4 16 1 DN25 115 85 14 4 16 DN25 115 85 14 4 16 11/4 DN32 140 100 18 4 18 DN32 140 100 18 4 18 11/2 DN40 150 110 18 4 18 DN40 150 110 18 4 18 2 DN50 165 125 18 4 20 DN50 165 125 18 4 20 21/2 DN65 185 145 18 4 20 DN65 185 145 18 4 20 3 DN80 200 160 18 8 20 DN80 200 160 18 8 20 31/2 DN100 220 180 18 8 22 DN100 220 180 18 8 22 4 DN12 5 250 210 18 8 22 DN125 250 210 18 8 22 5 DN150 285 240 22 8 24 DN150 285 240 22 8 24 6 DN200 340 295 22 8 24 DN200 340 295 22 8 26 8 DN250 395 350 22 12 26 DN250 405 355 26 12 29
法兰及紧固件的选用
法兰及紧固件的选用 法兰、垫片及螺栓三者组成管道中可拆卸的连接结构，压力管道中应用很普遍也是一种很重要的连接形式。通常，法兰、螺栓与垫片三者共同构成一个密封副，三者共同作用，相辅相承，才能保证接头的良好密封。 盲板、8字盲板、限流孔板、混合孔板等与法兰、垫片及螺栓关系比较密切，常与它们配合使用，一起进行介绍。 1、法兰 法兰是确定管道公称压力等级的基准件。由前面的介绍可知，法兰的种类很多，不同型式的法兰，其密封性能不同，适用场合也不同。在这里仅讨论不同型式的法兰应如何选用，仅供参考。a. 法兰种类 ◆结构型式管道法兰按与管子的连接方式分为以下六种基本类型：平焊、对焊法、承插焊、松套、螺纹法兰和整体法兰。 ◆密封面型式法兰密封面有全平面、凸台面、凹凸面、榫槽面、环槽面等五种。 ◆法兰代号不同的标准其法兰的密封面及型式的名称、代号略有区别。见表1－1、表1－2。 b．结构型式的选用： 平焊法兰：多用于介质条件比较缓和的情况下，如低压非净化压缩空气、低压循环水，它的优点是价格比较便宜； 对焊法兰：最常用的一种，它与管子为对焊连接，焊接接头质量比较好，而且法兰的颈部利用锥度过渡，可以承受较苛刻的条件； 承插焊法兰：常用于PN≤10.0MPa，DN≤40的管道中； 松套法兰：常用于介质温度和压力都不高而介质腐蚀性较强的情况。当介质腐蚀性较强时，法兰接触介质的部分(翻边短节)为耐腐蚀的高等级材料如不锈钢等材料，而外部则利用低等级材料如碳钢材料的法兰环夹紧它以实现密封；
整体法兰：常常是将法兰与设备、管子、管件、阀门等做成一体，这种型式在设备和阀门上常用。 b.密封面型式的选用： 全平面密封面：常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的(PNg1.0)工况下；常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰； 凸台面密封面：是应用最广的一种型式，它常与对焊和承插焊型式配合使用，在"美式法兰"中，常用在PN2.0、PN5.0和部分PN10.0MPa压力等级中；在"欧式法兰"中则常用在PN1.6、PN2.5MPa压力等级； 凹凸面密封面：常与对焊和承插型式配合使用，在"美式法兰中不常采用，在"欧式法兰"中常用在PN4.0、PN6.4MPa等级中。但它不便于垫片的更换； 榫槽面密封面：使用情况同凹凸面法兰； 环槽面密封面：常与对焊连接型式配合(不与承插焊配合)使用，主要用在高温、高压或二者均较高的工况。在"美式法兰'中，常用在PN10.0(部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa 压力等级中。在"欧式法兰"中常用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN42.0。 2、螺栓/螺母 选择法兰连接用紧固件材料时，应同时考虑管道操作压力、操作温度、介质种类和垫片类型等因素。 垫片类型和操作压力、操作温度一样，都直接对紧固件材料强度提出了要求。例如，采用缠绕式垫片密封的低压剧毒介质管道的法兰连接，尽管管道的操作压力和温度都不高，但因为使缠绕式垫片形成初始密封时所需要的比压力较大，从而要求紧固件的承受载荷也大，因此，在这种情况下就要求紧固件采用高强度合金钢材料。 合金钢螺柱均应采用高级优质钢.即材料牌号后均应加字母A，如35CrMoA、25CrMoVA 根据结构型式的不同，螺栓可分为六角头螺栓和双头螺栓(又称为螺柱)两类，而双头螺栓又分为通丝和非通丝两种。 六角头螺栓：常与平焊法兰和非金属垫片配合用于操作较缓和的工况下。六角头螺栓常用材料是BL3或者是Q235B； 双头螺栓：常与对焊法兰配合使用在操作条件比较苛刻的工况下，其中，因为通丝型双头螺栓上没有截面形状的变化，故其承载能力强。而非通丝型双头螺栓则相对承载能力较弱。 螺母材料常根据与其配合的螺栓材料确定，这些组合在一般的标准中都有规定。一般情况下，螺母材料应稍低于螺栓材料，并保证螺母硬度比螺栓硬度低HB30左右。 3垫片 垫片是借助于螺栓的预紧载荷通过法兰进行压紧，使其发生弹塑性变形，填充法兰密封面与垫片间的微观几何间隙，增加介质的流动阻力，从而达到阻止或减少介质的泄漏的目的。垫片性能的好坏以及选用的合适与否对密封副的密封效果影响很大。 常用的垫片可以分为三大类，即非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。 a.非金属垫片： 石棉橡胶垫片，它是通过向石棉中加入不同的添加剂压制而成。在美国，很多标准中都将石棉制品列为致癌物质而禁用。但在世界范围内，石棉仍以其弹性好、强度高、耐油性好、耐高温、易获得等优点而得到广泛应用。 适用范围：T≤260℃，PN≤2.0MPa（SH 3401） T≤400℃，PN≤4.0MPa（国标） 用于水、空气、氮气、酸、碱、油品等介质工况下。 聚四氟乙烯(PTFE)包覆垫片：
标准法兰螺栓对照表
标准法兰螺栓对照表集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
法兰、阀门及配螺栓标准 公称通径法兰厚度螺栓标准螺栓数量套数备注DN15 14 M12X50 4X2 8 DN20 14 M12X50 4X2 8 DN25 14 M12X50 4X2 8 DN32 16 M16X60 4X2 8 DN40 16 M16X60 4X2 8 DN50 16 M16X60 4X2 8 DN65 18 M16X60 4X2 8 DN80 20 M16X70 8X2 16 DN100 20 M16X70 8X2 16 DN125 22 M16X80 8X2 16 DN150 24 M20X80 8X2 16 DN200 26 M20X80 12X2 24 DN250 30 M22X90 12X2 24
DN300 30 M22X90 12X2 24 DN350 34 M22X100 16X2 32 DN400 36 M27X110 16X2 32 DN450 40 M27X120 20X2 40 DN500 44 M30X130 20X2 40 注：对夹式蝶阀除外。如用双头螺，可根据螺栓规格的大小、长度应加长10—30mm。 法兰、阀门及配螺栓标准 公称通径法兰厚度螺栓标准螺栓数量套数备注 DN15 16 M12X50 4X2 8 DN20 16 M12X50 4X2 8 DN25 16 M12X50 4X2 8 DN32 18 M16X60 4X2 8 DN40 18 M16X60 4X2 8 DN50 20 M16X60 4X2 8 DN65 22 M16X70 8X2 16
法兰计算(汇编)
5.4法兰连接计算钢制管法兰连接强度计算方法(GB/T17186-1997) 5.4.1钢管对接一般采用法兰盘螺栓连接，主材与腹杆之间，可采用节点板或法兰盘连接。 5.4.2有加劲肋法兰螺栓的拉力，应按下列公式计算： 1、当法兰盘仅承受弯矩M 时，普通螺栓拉力应按下式计算： ()b t i n t N y y M N ≤?=∑2''max (5.4.2-1) 式中 max t N ——距旋转轴②'n y 处的螺栓拉力(N)； 'i y ——第i 个螺栓中心到旋转轴②的距离(mm)； b t N ——每个螺栓的受拉承载力设计值。 2、当法兰盘承受拉力N 和弯矩M 时，普通螺栓拉力分两种情况计算： 1)、螺栓全部受拉时，绕通过螺栓群形心的旋转轴①转动，按下式计算： b t o i n t N n N y y M N ≤+?=∑2max (5.4.2-2) 式中 o n ——该法兰盘上螺栓总数。 2)、当按(5.4.2-2)式计算任一螺栓拉力出现负值，螺栓群并非全部受拉时， 而绕旋转轴②转动，按下式计算： ()()b t i n t N y y Ne M N ≤+=∑2 ''max (5.4.2-3) 式中 e ——旋转轴①与旋转轴②之间的距离（mm ）。 对圆形法兰盘，取螺栓的形心为旋转轴①,钢管外壁接触点切线为旋转轴②(图 5.4.2)
图5.4.2法兰盘 5.4.3有加劲肋的法兰板厚应按下列公式计算： f M t max 5≥ (5.4.3) 式中 t f M 算可参考附录A 5.4.4式中 v f f t 5.4.51 N b N
式中：m ——法兰盘螺栓受力修正系数，65.0=m 。5.4.5无加劲肋法兰盘螺检受力简图 2、受拉（压）、弯共同作用时： 一个螺栓所对应的管壁段中的拉力： ??? ? ??+=N r M n N b 25.01 (5.4.5-3) 式中：M ——法兰盘所受弯矩，mm N ?； N ——法兰盘所受轴心力， N ，压力时取负值。 5.4.6无加劲肋的法兰盘的法兰板，应按下列公式计算：(图5.4.6) 顶力： a b N R b f ?= (5.4.6-1) 剪应力： f s t R f ≤??=5.1τ (5.4.6-2) 正应力： f t s e R f ≤??=25σ (5.4.6-3) 式中：s ——螺栓的间距，mm ，()θ?+=b r s 2； f R ——法兰盘之间的顶力， N ; θ——两螺栓之间的圆心角，弧度； e ——法兰盘受力的力矩。 图5.4.6 无加劲肋法兰板受力 5.5塔脚板连接计算 加劲板方型塔脚板底板强度应按下列公式计算（图5.5.1）：
法兰螺栓对照表
法兰螺栓对照表 1、六角头部类型：一种是平脑的，另一种是凹脑的。 2、表面颜色类别：根据不同需要，表面有镀白、军绿、彩黄、耐腐蚀的达克罗。 3、法兰盘类别：根据法兰螺栓的使用位置不同，盘的大小要求各不相同，另有平底和带齿之分，带齿的起防滑作用。 4、按连接的受力方式,有普通的和有铰制孔用的.铰制孔用的法兰螺栓要和孔的尺寸配合,用在受横向力时。 另外为了满足安装后锁紧的需要,有杆部有孔的,这些孔可以使螺栓受振动时不至松脱. 有的法兰螺栓没螺纹的光杆部位要做,叫细杆法兰螺栓.这种法兰螺栓有利于受变力的联结. 备注：市场上常用的国标号，GB5789(大头)、GB16674代替GB5787(小头) 参考标准
GB16674 小系列 GB5789 加大法兰系列对应德标DIN EN 1665 IF III /ASME B18.2.1 美制系列 ASME B2.3.9 公制系列 DIN 6921 德国公制系列 SAE法兰主要应用于造船，液压机械，矿山机械等行业，来连接各个管路实现管路间液压油的流通 SAE法兰的详细信息SAE沉插法兰} JB/ZQ4462-97对焊钢法兰尺寸（PN=10Mpa） {sae法兰，SAE分体法兰，SAE对开法兰， SAE对焊法兰，SAE承插法兰，SAE沉插法兰} JB/ZQ4463-97对焊钢法兰尺寸（PN=15Mpa）{sae法兰，SAE分体法兰，SAE对开法兰，SAE对焊法兰，SAE承插法兰，SAE沉插法兰}
JB/ZQ4464-97对焊钢法兰尺寸=25Mpa）{sae法兰，SAE分体法兰，SAE对开法兰，SAE对焊法兰，SAE承插法兰，SAE沉插法兰} JB/ZQ4465-97对焊钢法兰尺寸（PN=31.5Mpa）{sae法兰，SAE 分体法兰，SAE对开法兰，SAE对焊法兰， SAE承插法兰，SAE沉插法兰} JB/ZQ4466-97对焊钢法兰尺寸（PN=40Mpa）{sae法兰，SAE分体法兰， SAE对开法兰，SAE对焊法兰，SAE承插法兰，SAE沉插法兰} JB/ZQ4483-97凸面钢制法兰盖PN=6.3Mpa）{sae法兰，SAE分体法兰，SAE对开法兰，SAE对焊法兰，SAE承插法兰，SAE沉插法兰} JB/ZQ4484-97凸面钢制法兰盖=10Mpa）{sae法兰，SAE分体法兰，SAE对开法兰，SAE对焊法兰， SAE承插法兰，SAE沉插法兰}
法兰重量计算
利用EXCEL表格怎样才能用公式计算出法兰的重量 (外径*外径-内径*内径-孔径*孔径*孔数)*厚度*0.616*0.0001 EXCEL例: 外径A1/内径B1/孔径C1/孔数D1/厚度E1 在F1求重量=(A1*A1-B1*B1-C1*C1*D1)*E1*0.616*0.0001 法兰重量的计算公式 3.14＊1/4＊（外径＊外径－内径＊内径－螺栓孔径＊螺栓孔径＊螺栓孔数）＊厚度＊密度各种类型法兰重量自动计算器 1:全平面(FF)板式平焊法兰:重量=体积*密度 备注: 304材质密度:7.93g/cm^3 316材质密度:7.98g/cm^3 碳钢材质密 度:7.85g/cm^3以304材质(密度7.93g/cm^3)为例:法兰体积=外环体积-内环体积-螺栓孔数*螺栓体积 =[π*(外径/2)*(外径/2)-π*(内径/2)*(内径/2)-π*螺栓孔数*(螺栓孔径/2)*(螺栓孔径/2)]*厚度 =π/4*(外径*外径－内径*内径－螺栓孔数*螺栓孔径*螺栓孔径)*厚度 (外径,内径,螺栓孔径,厚度单位:mm) 密度=7.93 (单位:g/cm^3) =7.93/1000 (单位:g/cm^3) =7.93/1000000 (单位:Kg/cm^3)法兰重量=(外径*外径－内径*内径－螺栓孔数*螺栓孔径*螺栓孔径)*厚度*π/4*7.93 /1000000(Kg/cm^3) (外径,内径,螺栓孔径,厚度单位:mm) =(外径*外径－内径*内径－螺栓孔数*螺栓孔径*螺栓孔径)*厚度 *6.228/1000000 (重量单位：Kg) (外径,内径,螺栓孔径,厚度单位:mm)2:全平面(FF)法兰盖: =(外径*外径－螺栓孔数*螺栓孔径*螺栓孔径)*厚度 *6.228/1000000 (重量单位：Kg) (外径,螺栓孔径,厚度单位:mm)3:突面(RF)板式平焊法兰以突台为界分上下2部分计算: 公式1=[(外径*外径－内径*内径－孔数*孔径*孔径)*法兰厚+(突台外径*突台外径-内径*内径)*突台厚 度]*6.228/1000000 (注:公式中法兰厚不包含突台厚度) 公式2=[(外径*外径－内径*内径－孔数*孔径*孔径)*法兰厚-(外径*外径-突台外径*突台外径-孔 数*孔径*孔径)*突台厚度]*6.228/1000000 (注:公式中法兰厚包含突台厚度) 举例: 外165内59厚20孔4*18,PL-FF法兰,材质304重量 =(165*165-59*59-4*18*18)*20*6.228/1000000=2.80Kg4:圆台体积公式 =1/3*π *(R*R+R*r+r*r)*h
(整理)具有环形垫片的螺栓法兰连接计算规则
168EN1591 - 1法兰及其接头- 垫片圆形法兰连接的设计规则—第一部分: 计算方法, 作为对在压力、温度、外力和外弯矩等载荷作用下的螺栓法兰连接进行完整性和密封性计算的规则。按EN1591 - 1 方法进行计算时,需要输入一组垫片(特性) 系数, 所以又制订了ENV1591 – 2法兰及其接头- 垫片圆形法兰连接的设计规则—第二部分:垫片系数作为对其的补充 一：计算中采用载荷状况包括初始装配,压力试验,重要的操作工况。计算步骤大致如下: 1.1 首先, 计算装配工况下需要的最小螺栓载荷。要求在其后的其他载荷工况下, 在垫片上的残余作用力不低于垫片要求的最小平均值(该值可取自ENV1591 - 2) 。此计算是叠代过程, 为该载荷取决有效垫片宽度, 而有效垫片宽度本身又取决于螺栓装配载荷。 1.2 其次,由选定的螺栓装配载荷计算出各载荷条件下产生的内力。按组合后的外、内力进行如下的检查:1) 装配工况:检查螺栓拧紧过程中可能产生的最大螺栓力;2) 试验和操作工况检查必需的最小力,以保证接头不发生屈服。 二：密封计算中需要的最小垫片力按以下两个方法确定: 2.1 用ENV1591 - 2 标准中的垫片系数, 此系数基于工业的经验和对应主要气体和蒸汽的泄漏率。这是传统的方法,不给出具体泄漏率大小。
2.2 如果有可能, 按照ENV1591 - 2 提出的方法,通过泄漏率对垫片应力的测试数据进行计算。此方法允许将设计基于任何确定的最大泄漏率。 三：法兰视作一矩形截面的圆环, 且环截面保持不变形。仅考虑法兰环中的周向应力和应变, 忽略径向和轴向应力和应变。对整体法兰, 锥颈处理为一当量圆柱壳,法兰环截面与该当量圆柱壳相连,当量圆柱壳的厚度通过计算得到。计算时法兰环与壳体连接处,考虑转角和位移的连续性。在计算法兰环截面宽度时,要去除部分螺栓孔的尺寸,如整体法兰和法兰平盖: = ( - ) / 2 -(1) 式中d5 e为螺栓孔直径,当螺栓间距较小时,接近于; 当螺栓间距较大时, 接近于0。法兰环截面的有效厚度 可用环截面积除以该截面的实际径向宽度得到,即: = 2Ap/ ( - ) (2) 因圆弧和弦长存在差异,需要考虑计算螺栓圆有效直径: = (1 -2/) (3) 式中为螺栓数目。 法兰环截面的转角和作用在法兰环上的径向弯矩之间的关 系为: =/× = + ( - + ) + (+ )(4)
法兰螺栓和法兰板校核
法兰螺栓和法兰板校核 5.4.1钢管对接一般采用法兰盘螺栓连接，主材与腹杆之间，可采用节点板或法兰盘连接。 5.4.2有加劲肋法兰螺栓的拉力，应按下列公式计算： 1、当法兰盘仅承受弯矩M 时，普通螺栓拉力应按下式计算： () b t i n t N y y M N ≤?=∑2 ''max (5.4.2-1) 式中 max t N ——距旋转轴②' n y 处的螺栓拉力(N)； 'i y ——第i 个螺栓中心到旋转轴②的距离(mm)； b t N ——每个螺栓的受拉承载力设计值。 2、当法兰盘承受拉力N 和弯矩M 时，普通螺栓拉力分两种情况计算： 1)、螺栓全部受拉时，绕通过螺栓群形心的旋转轴①转动，按下式计算： b t o i n t N n N y y M N ≤+?= ∑2 max (5.4.2-2) 式中 o n ——该法兰盘上螺栓总数。 2)、当按(5.4.2-2)式计算任一螺栓拉力出现负值，螺栓群并非全部受拉时， 而绕旋转轴②转动，按下式计算： ()() b t i n t N y y Ne M N ≤+= ∑2''max (5.4.2-3) 式中 e ——旋转轴①与旋转轴②之间的距离（mm ）。 对圆形法兰盘，取螺栓的形心为旋转轴①,钢管外壁接触点切线为旋转轴②(图5.4.2)
图5.4.2法兰盘 5.4.3有加劲肋的法兰板厚应按下列公式计算： f M t max 5≥ (5.4.3) 式中 t f M 算可参考附录A 5.4.4式中 v f f t 5.4.51 N b t N
式中：m ——法兰盘螺栓受力修正系数，65.0=m 。5.4.5无加劲肋法兰盘螺检受力简图 2、受拉（压）、弯共同作用时： 一个螺栓所对应的管壁段中的拉力： ??? ? ??+=N r M n N b 2 5.01 (5.4.5-3) 式中：M ——法兰盘所受弯矩，mm N ?； N ——法兰盘所受轴心力， N ，压力时取负值。 5.4.6无加劲肋的法兰盘的法兰板，应按下列公式计算：(图5.4.6) 顶力： a b N R b f ? = (5.4.6-1) 剪应力： f s t R f ≤??=5.1τ (5.4.6-2) 正应力： f t s e R f ≤??= 2 5σ (5.4.6-3) 式中：s ——螺栓的间距，mm ，()θ?+=b r s 2； f R ——法兰盘之间的顶力， N ; θ——两螺栓之间的圆心角，弧度； e ——法兰盘受力的力矩。 图5.4.6 无加劲肋法兰板受力 5.5塔脚板连接计算 加劲板方型塔脚板底板强度应按下列公式计算（图5.5.1）：
法兰,垫片,螺栓
法兰，垫片，螺栓 管法兰及其垫片、紧固件统称为法兰接头。法兰接头是工程设计中使用极为普遍、涉及面非常广泛的一种零部件，是配管设计、管件阀门中必不可少的零件，而且也是设备、设备零部件(如人孔、视镜、液面计等)中必备的构件。 一、法兰简述 法兰标准体系： 国际上管法兰标准主要有两个体系，即以德国DIN(包括原苏联)为代表的欧洲管法兰体系（PN系列）和以美国ANSI（美国国家标准协会）管法兰为代表的美洲管法兰体系（CLASS系列）。两个体系的管法兰连接尺寸完全不同，无法互配。两个体系的管法兰以压力等级来区分最为合适，即欧洲体系为0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0、32.0、40.0MPa， 美洲体系为1.0、2.0、5.0、11.0、15.0、26.0、42.0MPa。 除此之外，还有日本JIS管法兰，在国际上影响较小。 我装置法兰执行标准以美表为主。 材质:锻钢、WCB碳钢、不锈钢、316L、316、304L、304、321、铬钼钢、铬钼钒钢、钼二钛、衬胶、衬氟材质。 种类:带颈平焊法兰（只需单面焊，压力低）、带颈对焊法兰、整体法兰（一般与阀门等焊接为一整体）、环松套法兰（压力低，腐蚀性强）、承插法兰、长高
颈法兰及盲法兰等。 法兰密封面形式
法兰密封面的型式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面、环连接面及锥面六种。前四种用于各种平垫，后两种用于金属垫环。法兰密封面型式不同，适用的工况不同，密封性能也不相同。如一般用于中低压的全平面、突面、凹凸面、榫槽面，其密封性能按以上顺序以后者较好。而环连接面和锥面，由于和金属垫环为线接触密封，金属垫环又具有良好的回弹能力和抗松驰能力，并具有一定的自紧作用，故常用于中高压与高温工况。 法兰密封面的粗糙度 法兰密封面直接与垫片接触，为保证其密封效果，法兰密封面的表面粗糙度应与所使用的垫片相适应。当采用金属垫时，如八角垫环、椭圆垫环、透镜垫环，其表面粗糙度通常要求达到Ra0.4（齿形垫片要求Ra0.8），以尽量减小或消除接触间隙；当采用软质垫片，包括具有表面软层的组合式垫片时，如石棉橡胶板垫片、聚四氟乙烯垫片柔性石墨复合垫片、金属缠绕垫片等，由于垫片接触面易于变形，法兰密封面过于光滑会降低界面上的阻力，对防止泄漏反而不利，因此表面粗糙度可大些，一般要求达到Ra12.5~Ra6.3就够了。至于金属包垫片，由于垫片密封面硬度较大，要求法兰密封面的粗糙度较小（Ra1.6~Ra0.8）。 有时为了减小泄漏，对于平面法兰，在其密封面上车削出2~3道同心圆密封槽（俗称水线），但不允许密封面上有径向刀痕或划痕。