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管法蘭螺栓的選用
發布時間:2024-04-17 19:30:57瀏覽次數:

       法蘭連接螺栓的選擇,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。

      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。

一、螺栓的分類

      1. 螺栓根據所應用的范圍不同,分為商品級和專用級兩個類別。

      商品級螺栓,不借用螺栓材料來規范其力學性能,而是用螺栓成品所具有的力學性能來標記其性能等級。相同性能等級的螺栓,不管其材料和產地的區別,設計上只選用性能等級即可。

       專用級螺栓,就是某些行業專用的螺栓,比如化工行業,石化行業,核電行業等行業專用的螺栓螺母,專用級要求標明材料,力學性能等要符合特定標準的要求,其標識通常使用材料牌號來表示,性能等級等同其材料的力學性能。如全螺紋螺柱:35CrMo,0Cr18Ni9,A193,B8 CL.2。

       合金鋼螺柱均應采用高級優質鋼,即材料牌號后均應加字母A,如35CrMoA、25CrMoVA

      2. 根據結構型式的不同,螺栓可分為六角頭螺栓和雙頭螺栓(又稱為螺柱)兩類,而雙頭螺栓又分為通絲和非通絲兩種。
      六角頭螺栓:又叫單面螺栓,拉緊力較大時,容易在螺桿與螺絲頭連接處斷裂,不能用在中、高壓法蘭上。常與平焊法蘭和非金屬墊片配合用于操作較緩和的工況下。六角頭螺栓常用材料是BL3或者是Q235B;
      雙頭螺栓:又叫雙面螺栓??捎糜谥?、高壓法蘭,便于從雙面擰緊。常與對焊法蘭配合使用在操作條件比較苛刻的工況下,其中,因為通絲型雙頭螺栓上沒有截面形狀的變化,故其承載能力強。而非通絲型雙頭螺栓則相對承載能力較弱。

      法蘭螺栓所用的螺母,一般也采用六角形的,分為AB兩種型號,A形螺母與被連接件接觸的表面是平的,只在另一面的六角上導圓,B形螺母的兩面均導圓。

      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。

      3. 螺栓按制造方法又可分為:粗螺栓、半精制螺栓和精螺栓,粗螺栓除螺紋部分外,其余部分不加工,所能承受的拉緊力不高,螺栓的尺寸規格以“螺栓直徑x螺栓長度”表示。


二、螺栓強度等級和材質

      強度等級主要是指商品級的碳鋼類緊固件,商品級的不銹鋼螺栓按性能等級和材料組別區分。

      碳鋼螺栓常見的強度等級有:4.8級、5.8級、6.8級、8.8級、10.9級、12.9級。螺母則相應有:4級、6級、8級、10級、12級。

      一般8.8級以下的螺栓都叫普通螺栓,而8.8級以上(含8.8級)則為高強度螺栓。區別在于高強度螺栓都需要經過調質熱處理。

      目前市場上標準件主要有碳鋼、不銹鋼、銅三種材料。 

     (一)碳鋼。我們以碳鋼料中碳的含量區分低碳鋼,中碳鋼和高碳鋼以及合金鋼。

      1、低碳鋼C%≤0.25% 國內通常稱為A3鋼。國外基本稱為1008,1015,1018,1022等。主要用于4.8級螺栓及4級螺母、小螺絲等無硬度要求的產品。一般1008材質都是做普通等級產品,比如說4.8級螺絲,普通等級螺母;1015一般做吊環螺絲;1018一般做機螺絲,當然也有拿來做自攻釘的;(注:自攻螺釘主要用1022材料。)

      2、中碳鋼0.25%<c%≤0.45% 國內通常稱為35號、45號鋼,國外基本稱為1035,ch38f,1039,40acr等。主要用于8級螺母、8.8級螺栓及8.8級內六角產品。< span>

      3、高碳鋼C%>0.45%。目前市場上基本沒使用。

      4、合金鋼:在普碳鋼中加入合金元素,增加鋼材的一些特殊性能:如35、40鉻鉬、SCM435(日本鋼號,對應國內35CrMo),10B38。1045/ 10B21/ 40Cr做10.9級螺絲;40Cr/ SCM435做12.9級螺絲。芳生螺絲(臺灣的商標品牌)就使用SCM435鉻鉬合金鋼,主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。

    (二)不銹鋼。性能等級分45,50,60,70,80:組別由一個字母表示不銹鋼類: 

     — A 表示奧氏體(18%Cr、8%Ni)耐熱性好,耐腐蝕性好,可焊性好。A1,A2,A4;

      — C 表示馬氏體,13%Cr耐腐蝕性較差,強度高,耐磨性好。C1,C2,C4;

       — F 表示鐵素體,18%Cr鐓鍛性較好,耐腐蝕性強于馬氏體;

       — D 表示雙相體(奧氏體-鐵素體)。

      目前市場上進口材料主要是日本產品。按級別主要分SUS302、SUS304、SUS316。


      例:A2-70 表示A2組別鋼,70代表產品強度等級為70等級,螺栓、螺釘及螺柱的抗拉強度達到700MPa以上,螺母的保證載荷滿足70等級要求,在加載對應載荷力并保持15s,螺母不應脫扣或斷裂。

螺栓、螺釘和螺柱的命名規則

管法蘭螺栓的選用(圖3)

螺母的命名規則

管法蘭螺栓的選用(圖4)

      對于碳含量低于 0.03%的低碳奧氏體不銹鋼,可附加字母“ L”標記。例如:A4L-80。


    (三)銅。常用材料為黃銅、鋅銅合金。市場上主要用H62、H65、H68銅做標準件。


三、法蘭螺栓的選用要點:

       在選擇法蘭連接用的螺栓時,應確定螺栓的類型、尺寸、數目和材料的牌號等。

      1、法蘭所用螺栓類型、材質、數量、尺寸,主要取決于法蘭的公稱直徑、公稱壓力和工作溫度,可按相應的法蘭技術標準選用。

      2、螺栓數目通常為4的倍數,便于用十字法擰緊。

      3、《工業金屬管道工程施工規范》GB50235 -2019標準規定:螺栓連接應安裝方向一致,所有螺母應全部擰入螺栓,且緊固后的螺栓與螺母宜平齊。

      4、螺母的硬度不要超過螺栓的硬度。

      5、一般情況不設墊圈,當螺桿上的螺紋長度短無法擰緊時,可加一個平墊圈,墊圈不得疊加。


四、管道法蘭連接螺栓的選用

管法蘭螺栓的選用(圖5)

       從上表中可以看到,雖然化工行業,石化行業,核電行業等行業有專用的螺栓螺母,但某些條件下也使用商品級螺栓。

       鋼制管法蘭用緊固件材料也分為高強度、中強度和低強度材料。其中高強度螺栓包括:8.8、35CrMo、25Cr2MoV等,中強度螺栓包括:A2-70、A4-70、B8-2、B8M-2等,低強度螺栓包括:0Cr17Ni12Mo2(316)、0Cr18Ni9(304)、5.6、A4-50、A2-50等。

商品級緊固件最大的一個特點是,保力學性能、不?;瘜W成分,它的化學成分是相對自由的。
GB/T 3098.6的原話是:除非購買者與制造者事先另有協議,否則在規定的鋼的組別范圍內的化學成分由制造者最終選擇。并且,除了寫明是含量范圍的之外,標準說的化學成分都指最大值。
人們通常認為“A2組”為304類材料,“A4組”為316類材料,口頭上可以這么說,但如果落在紙面上,像設計文件、請購文件就不能隨便寫了,那得嚴格按GB/T3098.6規定的標記。
并且,事實上,A2、A4與HG/T20634等標準中的奧氏體不銹鋼專用級緊固件304、316(材料標準GB/T1220)還是有區別的。
首先是在化學成分上,如下面兩個表所示,A2和304、A4和316兩兩都有所差異,尤其是A2的Ni含量,并且A2、A4都含Cu。
管法蘭螺栓的選用(圖6)
奧氏體不銹鋼因其具有較高的延展性和加工硬化性,不容易切削。而適量的Cu能夠降低其冷加工硬化傾向,提高冷加工成型性能。
其次,HG/T20634中的專用級緊固件304、316都算是低強度緊固件。
而且,對于管法蘭,根據HG/T20635,商品級緊固件只能用于非有毒、非可燃、非劇烈循環的場合。
化學成分不僅影響材料的力學性能、加工性能,也影響耐蝕能力。
雖然A2、A4化學成分上分別與304、316相近,但畢竟還是有差異,主要是考慮防腐要求

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