阀门用紧固件的选用和预紧扭矩的计算

阀门承压件用紧固件的选用和预紧扭矩的计算

一、阀门常用紧固件的结构

⑴承压件用螺纹紧固件的螺距

米制普通螺纹是阀门使用最多的机械紧固螺纹，一般每个公称直径的米制普通螺纹具有多个螺距，有粗牙、细牙、超细牙之分，在HG/T 20613《钢制管法兰用紧固件 PN系列》、HG/T 20634《钢制管法兰用紧固件 CLASS系列》、DL-439《火力发电厂高温紧固件技术导则》、GB/T 12234 《石油、天然气工业用螺柱连接阀盖的钢制闸阀》等阀门设计标准和紧固件技术导则中，均对紧固件螺距进行了规定。通过对这些标准的分析后得出，一般公称直径≤M27的紧固件采用粗牙螺距，公称直径＞M27的紧固件采用螺距为3的细牙螺距，从中可以得出在螺纹公称直径较大时候，一般都选用较小螺距（细牙），这是因为细牙螺纹具有螺纹升角小，自锁能力强、拧紧时扭应力小和拧紧螺母时转动角大易控制等特点，但是螺距也不是越小越好，超细牙的螺距一般造价较高，常用于精密配合上。（2）承压件用六角螺母的选择

和螺柱配合的六角螺母一般分为I型六角螺母和Ⅱ型六角螺母，I型六角螺母的厚度m约为0.8d,Ⅱ型六角螺母的厚度约为1d，d为螺纹公称直径（见图1）。在HG/T 20613《钢制管法兰用紧固件 PN系列》、HG/T 20634《钢制管法兰用紧固件 CLASS系列》中规定，与全螺纹螺柱配合使用的螺母，其形式和尺寸符合GB/T 6175、和GB/T 6176的规定，这两个标准均为Ⅱ型六角螺母，也就是通常所说的重型螺母。因此承压件用六角螺母一般均为重型六角螺母。

图1 六角螺母

（3）承压件用螺柱的选择

螺柱是机械紧固件工作过程中的主要受力部件，在螺柱、螺母预紧状态下，螺柱会发生微量的弹性拉伸变形，通过拉伸变形量保证螺纹载荷的持续稳定性。

固件的载荷失效、或螺纹损坏的危险性。

行器的连接、支架与阀盖的连接。

d2：螺纹小径

图4 全螺纹螺柱

二、常用紧固件的材料选择

常用紧固件材料按照材料的不同通常分为碳钢、低合金钢、不锈钢三种类别；按照使用工况的温度不同分为常温，低温、高温用紧固件。按照工况腐蚀环境分为符合NACE 要求紧固件、普通紧固件。

表1根据紧固件不同使用温度，列出了阀门常用的紧固件材料，在实际选用紧固件时，还应考虑阀门壳体材料（可参考API 600附录D“阀体与阀盖之间的连接螺栓”表格）、工况的耐腐蚀性（符合NACR MR 0175或其他耐腐蚀标准）、紧固件的防腐处理等因素。

螺柱和螺母材料的配合，因螺柱承受紧固件的主要载荷，因此通常螺柱的材料等级比螺母高一级。表2列出了常规紧固件材料的配合规则。在一些特殊情况下，紧固件材料之间可以代替，例如在使用温度为-73℃低温工况时，L7等级的螺栓可以使用B8级的螺栓代替，原则上是以更好的适用性紧固件材料来代替常规材料。

表1 常用紧固件材料对照表

表2 常用螺柱、螺母材料组合

三、紧固件的预紧扭矩计算

阀门承压件法兰用螺栓工作时，既受预紧轴向载荷Wa的作用，又受到介质

考。但我们还应注意到，在阀门实际使用中有很多特殊的工况，例如：熔盐光热系统的交变温度、海水碱腐蚀工况、硫化氢腐蚀工况、LNG超低温工况等。针对这些特殊的工况，在选用紧固件时还应该依据相关标准对紧固件进行氧化处理、添加弹簧垫片、涂耐腐蚀涂层、深冷处理、硬化处理等措施，以保证紧固件的安全使用。

引用：

GB/T 150 《压力容器》

《机械设计手册》第六版

DL-439-1998《火力发电厂高温紧固件技术导则》

HG/T 20592~HG/T 20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》

《实用阀门设计手册》第3版