螺栓紧固作业指导书讲解

中国石油乌鲁木齐石化公司设备安装公司螺栓紧固作业指导

1.编制目的

为了规范法兰螺栓定扭矩紧固工作，采用正确的紧固方法，使法兰垫片受

力均匀，保证密封不泄露，保证密封的可靠性，编制螺栓紧固指导书实行定扭

矩紧固。

2.适用范围

本作业指导书适用于化工装置的压力容器人孔、封头、管箱、管道法兰等

螺栓紧固。

3.螺栓扭矩值确定

3.1紧固力矩的计算原则上由设计进行计算或由生产装置提供。

3.2如果设计部门没有给出扭矩计算结果，可以按照GB150-2011标准参照下列步骤进行计算：

3.2.1法兰垫片的受力情况

在现场安装或检修中，密封法兰的几何尺寸和垫片性能参数（m、y）已给定，可以查GB150-2011中给定的表7-2可知。

3.2.2确定垫片接触宽度N与基本密封宽度b o（表7.1从何而来）查下表求得b o

3.2.3确定垫片有效密封宽度b:

当b o≤6.4mm时,b=b o

当b o＞6.4mm时,b=2.53√b o

3.2.4确定垫片压紧力作用中心圆直径D G

垫片压紧力作用中心圆直径按下列规定确定:

a)对于下图所示活套法兰,垫片压紧力作用中心圆直径D G即是法兰与翻边接触

面的平均直径。

b)对于其它形式的法兰，则按下述规定计算D G：

当b o≤6.4mm时，D G等于垫片接触的平均直径；

当b o＞6.4mm时，D G等于垫片接触的外径减去2b

c)对筒体端部结构,D G等于密封面平均直径。

3.2.5工作前法兰垫片的压紧力：F1=3.14D G by （N）

3.2.6工作时法兰垫片压紧力：F2=6.28D G bmp c（N）

法兰垫片工作密封比压σt=mp MPa

D G---垫片压紧力作用中心圆直径mm b---垫片有效密封宽度mm

y----垫片比压力MPa m----垫片系数

P c----介质工作压力（计算压力）

3.2.7最终预紧力确定

设备在操作条件下，螺栓受到两个力的作用即：

介质压力：P=0.785 D G2P c（N）

工作时垫片压紧力F2=6.28D G bmp c（N）

故在正常操作时螺栓所受到的压力为F=P+F2

这时要和前面的预紧力F1进行比较大者作为最终预紧力F。

3.2.8紧固螺栓力矩计算

螺栓在紧固的过程中，要克服两方面的力矩，即：

1）螺栓和螺母螺纹之间的力矩M1

2）螺母和法兰之间的摩擦力矩M2

3）紧固螺栓的预紧力矩M至少为：M=M1+M2

4）钢制普通粗牙螺纹M10-M68，其经验公式为：M=KdF

M---预紧力矩

d---螺纹的公称直径mm

n----螺栓个数

F---预紧力

K---扭矩系数，与螺纹表面及法兰的光洁度、润滑状况、拧紧速度等有关，通常

K值在01.-0.3之间变化。通常取0.2 螺纹表面情况差取值高。

5）理论计算和实际结果有较大的差别的，以实际紧固数据为准。

4.紧固程序及方法

4.1测定已经紧固螺栓的原始状态下的预紧力，并记录入《螺栓紧固作业指导卡》。

4.2根据设备的设计压力、垫片材质、规格及螺栓数量按GB150-2011计算出每条螺栓的预紧力。

4.3根据现场的设备情况，把螺栓从12点的方位按顺时针的方向用记号笔编号好，在作业指导书中编制好紧固顺序。

4.4螺栓紧固应按照多步紧固和顺序紧固的原则。对称、均匀、多次螺栓紧固采

用液压或气动力矩扳手，采用十字交叉法逐件紧固，每圈紧固后通过测量法兰

面间隙检查对中情况。

4.5螺栓的紧固采用2同步或4同步液压扳手进行紧固。紧固应分三遍进行，每遍的起点应相互开90°

4.6第一遍紧固先用50％的扭力值（取整数值），采用十字交叉法紧固螺栓并保证密封面平行，尽量缩小螺栓在紧固过程中由于法兰变形影响。

4.7第二遍紧固用80％的扭力值加力紧固螺栓，紧固同时注意测量法兰的间隙是否均匀，保证每个螺栓紧固力量一致。测量法兰的间隙最大与最小间隙之差不

大于0.5mm。

4.8第三遍紧固再用100％的扭力值按第一遍紧固顺序均匀紧固螺栓。

4.9以20条法兰螺栓定扭矩紧固为例，从1#螺栓按顺时针方向，采用两同步和四同步采用对边紧固的原则，说明螺栓的紧固顺序。单紧按两同步的顺序进行。

两同步螺栓紧固步骤及顺序

螺栓数量分组情况第一遍第二遍第三遍

20 第一组1-11 8-18 1-11 第二组6-16 3-13 6-16 第三组2-12 9-19 2-12 第四组7-17 4-14 7-17 第五组3-13 10-20 3-13 第六组8-18 5-15 8-18 第七组4-14 1-11 4-14 第八组9-19 6-16 9-19 第九组5-15 2-12 5-15 第十组10-20 7-17 10-20

四同步螺栓紧固步骤及顺序

螺栓数量分组情况第一遍第二遍第三遍

20 第一组1-6-11-16 5-10-15-20 1-6-11-16 第二组2-7-12-17 4-9-14-19 2-7-12-17 第三组3-8-13-18 3-8-13-18 3-8-13-18 第四组4-9-14-19 2-7-12-17 4-9-14-19 第五组5-10-15-20 1-6-11-16 5-10-15-20

4.10有热紧要求的按100％力在紧两遍。

4.11如个别作业有困难的地方，也可以采用手动扭矩扳手进行，终拧扭矩须按设计要求进行。

5.检查方法

检查范围：每条螺栓全部检查，对漏拧、虚拧加以紧固到目标值。

5.1对于高温条件的螺栓紧固，应在螺栓、螺母间涂防咬合剂。

5.2在安装过程中，螺栓螺母应清洗干净，并涂二硫化钼。

5.3检修过程中，高温、高压、临氢等系统管道、容器人孔法兰的螺栓、螺母进行编号，做好标识，拆装做到一一对应。

5.4第二遍紧固时注意测量法兰的间隙是否均匀，保证每个螺栓紧固力量一致。测量法兰的间隙最大与最小间隙之差不大于0.5mm。

6.安全注意事项

6.1操作人员必须严格执行液压和气动工具工艺操作规程，严防超压使用。

6.2换热器在气密过程中严禁带压紧固螺栓。

6.3螺栓紧固必须按操作规程进行。

7.附件

7.1《螺栓紧固作业指导卡》

7.2计算实例

7.3计算流程图

螺栓紧固作业指导卡

编制：时间：审核：时间：车间装置加氢车间

紧固位置R-XXXX精制反应器进口弯管上法兰

螺栓规格M27×3×880 螺栓数量52

螺栓材质35CrMoA

垫片形式波齿垫垫片规格φ575×520×3

最小预紧力（N）421991

最大预紧力（N）

497203

最小紧固扭矩（Nm）3949 最大紧固扭矩（Nm）4653 实际紧固扭矩（Nm）4600

原有紧固力矩值（Nm）4400

紧固工具型号四同步液压扳手

紧固顺序逆时针十字交叉法紧固气压表压力值(Par)

紧固顺序

螺栓编号

初拧扭矩值

50%

终拧扭矩值

80%

二次终拧扭矩值

100% 2300 Nm3680 Nm4600 Nm

紧固示意图

附件二

计算实例:

新疆新峰股份有限公司40万吨/年轻汽油醚化项目

加氢蒸馏塔顶循环氢冷却器(E-102)

设计压力:1.0MPa

管箱法兰法兰-FM400 -4.0 JB/T4703-2000

螺栓型号/数量: M24 20个

垫片材料:G33-400-4.0-4 JB/T4718-92 材质金属包垫垫片属于: 平金属板内包石棉铁或软钢

查表得垫片系数m=3.75 比压力y=52.4

垫片接触宽度:压紧面为凹凸面型式，查询JB/T4718-92

N=D-d=465-425=40mm

垫片基本密封宽度b0=N/2=20mm

因为b0>6.4mm b=2.53√20=11.31

查JB/T4718-92得垫片接触外径为465

D G=465-2*11.31=442.37

F1=3.14*442.37*11.31*52.4=823207.29(N)

F2=6.28 D G bmp c=6.28*442.37*3.75*1=10417.83 (N)

P=0.785*442.37*442.37*1=153617.61(N)

F=P+F2=164035.44(N)

因为F1>F

故F=F1=823207.29(N)

因为有20个螺栓均摊力每个螺栓上的力为F/20=41160.36(N)

因为所用螺栓为M24 在M10-M68区间

故每根螺栓上的紧固力矩M=KdF=0.2*24/1000*41160.36=197.56975 (N﹒M)

附件三:

计算流程框图: