高压法兰螺栓紧固力矩计算.pdf

第43卷增刊1
油化
设备
ol.43 Supplement
2014年8月
PETRO-CHEMICAL_ EQUIPMENT
Aug.2014
文章编号:1000-7466(2014)增刊1-0031-02
高压法兰螺栓紧固力矩计算
孟凡良
(辽河石油劫探局油田建设工程一公同,辽宁盘锦124000)
摘要:法兰螺栓连接是石油化エ中广泛使用的连接形式之ー,为了避免法兰在操作状态下发生泄
漏,法兰螺栓连接需要施加适合的预緊カ,而预紧力的施加是通过一定的紧固力矩来实现的,法兰
螺栓紧固力矩的大小是法兰螺栓连接中一个非常重要的参数。通过对空冷器进出口法兰受力进行
分析,计算出了进出ロ法兰每个螺栓所需的紧固力矩,为生产实际提供了一种法兰螺栓紧固力矩计
算方法。
关键词:法兰螺栓;紧間力矩;计算
中图分类号:TQ050.2;TE965文献标志码:Bdoi:10.3969/j.issn.1000-7466.2014.s1.010
High Pressure Flange Bolt Binding Torque Calculation
MENG Fan-liang
(Liaohe Oilfield First Construction Projects Company, Panjin 124000, China)
Abstract: Bolted flange connection in the form of one widely used in petrochemical, in order to
avoid leaks occurring in the operating state of the flange, flange bolts need to impose appropri
ate prestressing force, and prestressing force applied by some binding torque to achieve, the
tize of flange bolt binding torque flange bolt connection is a very important parameter. Based on
the air cooler inlet and outlet flanges force analyzed, the required flange bolt tightening torque
of each for the actual production were calculated to provide a flange bolt tightening torque calcu
lations
Key words flange bolt; binding torque; calculation
法兰螺栓连接是石油化工中广泛使用的连接形破坏。
式之一?在工程施工中,为了増加螺栓连接的安全1法兰螺栓紧固力矩计算2?
性,需要施加适合的预紧力,而预紧力的施加是通过
定的紧固力矩来实现的。法兰螺栓紧固力矩过大1.1已知数据
会使垫片破坏甚至螺栓拧断而发生泄漏,紧固力矩
文中所有符号定义、量纲同GB150.1~150.
过小会使受压后的垫片残余压紧力达不到密封比压
2011《压力容器》2。
力,从而使密封面泄漏。因此,法兰螺栓紧固力矩是
计算空冷器的设计压力か=15.0MPa,取法兰
施工过程中必须重视的问题。
压力等级为15.0MPa,公称直径为DN250mm,设
文中对空冷器进出口法兰受力进行了简要分计温度100℃,螺栓材料为35 CRMOA螺栓规格为
析,在施工之前计算出法※每个螺栓所需的紧固力M36×3,螺栓数量16,法兰-螺栓-垫片连接示意图
矩,从而可以避免施工过程中因紧固力矩过小导致见图
法必密封面泄漏,紧固力矩过大导致垫片、螺栓发生
常温下螺栓材料的许用应力[a6=228MPa,
收稿日期:2014-04-23
作者简介:孟凡良(1983-),男,辽宁盘锦人,工程师,硕士:,主要从事压力容器设计及长输管道场站施工工作
石油化工设备
2014年第43卷
设计温度下螺栓材料的许用应力为[o=a]b=1587.37mm2;操作状态下,需要的螺栓最小
206MPa,螺栓公称直径da=36mm,螺距P1
总面积A,=W,/L=7905.39mm2
3mm,外螺纹小径d1=34.051mm,扭矩系数k取
(9)螺栓总面积A因
0.13。
7905.39mmi
垫片为不锈钢八角垫,垫片材料为TP316,垫
片宽度a=15.88mm,接触面平均直径D
(10)单个螺栓实际面积AA=×(d1
323.85mm,不锈钢环垫的垫片系数m=6.5,不锈2)2=8.65mm2。
钢环墊的垫片比压力y=179.3MPa。
(11)实际螺栓总面积AA
A
6-M36x3
14138.4mm2,因为Ab>An,Ab即为所求。
(12)螺栓设计总载荷为WW=W,=(Aa+
Ab)La],/2=2513.00kN
(13)每个螺栓所需的紧固力矩TT
kWaa10-/n=735.05N?m。
结语
从以上计算可以看出,螺栓的断面和紧固力矩
主要与操作状态下的压力有关,操作压力均小于法
兰公称压力,按公称压力计算的螺栓断面和紧固力
图1空冷器法兰连接示图
矩值为最大,即在此紧固力矩下进行预紧不致引起
1.2计算
法兰、螺栓和垫片的破坏和失效。
(1)确定垫片基本密封宽度b。根据文献「2
可知,对于金属圆环垫片,b=o/8=15.88/8
參考文献
1.985(mm)。
[1张振华,应秉斌,矫明.螺栓拧紧力矩的确定方法及相
(2)确定垫片有效密封宽度b当b。6.4mm
关探讨[J].化学工程与装备,2009(8):105-107
时,b=b。;当b。>6.4mm时,b=2.53b。2。文中的
(ZHANG Zhen-hua, YING Bing-bin, JIAO Ming. I
termination of Bolt Tightening Torque Method and Re-
bo=1.985mm≤6,4mm,取b=bo=1.985mm。
lated Discussion [J]. Chemical Engineering and Equip
(3)确定垫片压紧力作用中心圆直径D。b。≤
ment,2009(8):105-107.)
4mm时,De,的值取垫片接触面的平均直径;而『21GB150.1~150.4-2011,压力容器[S
当b>6.4mm时,D。的值取等于垫片接触面外径
(GB 150. 1--150.4--2011, Pressure Vessels[S].
减去2b。由于ba等于1.985mm≤6.4mm,故D。に3]GB/"T196-2003,普通螺纹基本尺寸[S
取垫片接触面的平均直径,即323.85mm。
(GB/T 196-2003, Common Thread Basic Dimensions
(4)操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力
4GB/T9130-2007,钢制管法兰用金属环垫技术条件
F=xDe2p/4=12