螺栓紧固力矩应用浅析

杨成(中国石油大庆炼化公司聚丙烯厂，黑龙江 大庆 163000)

螺栓紧固力矩应用浅析

杨成(中国石油大庆炼化公司聚丙烯厂，黑龙江 大庆 163000)

螺栓联接是应用非常广泛的可拆卸连接，采用科学的螺栓定力矩紧固技术，可以实现均衡有效的螺栓载荷，提高设备检修质量。本文从定力矩紧固实践应用等方面对螺栓紧固力矩的应用进行浅析。

螺栓；预紧力(拧紧力矩)

为增强螺栓联接时的紧密性和防松动及防止螺栓联接中滑动，一般螺纹联接装配时都需要一定的预紧力，但是紧力矩如果过大往往会损坏螺纹，联接就会失效，尤其是密封联接的情况下，螺栓使用过程拧紧力矩过大，垫片受压过程密封时会被压死从而去弹性，螺栓也就会被拧断的可能性大，拧紧力矩如果小了就达不到紧固密封的作用。合适的拧紧力矩对可以有效的延长螺栓联接件和被连接件的寿命。

1 力矩的合理性

一般情况由几个螺栓螺母的副联接法兰联接体，给与一定的紧固力F的同时，联接体内产生的内压力Fx,对于这种用于有一定的内压力的流的体联接，设计螺栓的拧紧力矩时需考虑以下几点：

（1）对垫片、垫圈性能的保证，即保证不因拧紧力矩过小而导致泄漏，也不因拧紧力矩过大而导致垫片的压死，从而在产生内压力后泄露。

（2）保证螺栓的强度，即不允许发生因拧紧力矩过大导致螺栓的屈服强度破坏而丧失联接体的机能；一般规定拧紧后的螺纹联接件预紧应力不得大于其屈服点的80%；

（3）保证法兰盘的强度，不会因过大力度拧紧力矩导致法兰发生的破坏；

（4）保证螺纹的强度，不会因大力度的拧紧力矩而导致螺纹发生脱扣现象；恰当的拧紧力矩需要保证螺纹得以旋紧而不致使螺纹和螺母有所损害。这就要求旋紧扭矩必然介于旋入扭矩及极限扭矩值。

2 力矩不当导致的后果

对于螺栓联接承受轴向载荷，扭紧力矩使接合的面上产生压紧力，受外载荷作用后的剩余预紧力是接合面上工作时的压紧力。预紧力的不足将会出现接合面泄露、引起强烈的横向振动，导致螺栓的松脱。

在承受横向载荷的螺栓联接，扭紧力矩使被联接件间产生正压力，依靠摩擦力抵抗外载荷，所以预紧力的大小决定了它的承受能力。预紧力的不足，被联接件就会出现滑动，然后被联接件错位、外斜、紧固件被剪断等不同情况发生。

3 力矩的计算方法

扳手、大锤等传统工具操作时，只能选取对角紧固的方式，效率低且不能使螺栓预紧力均匀对称的作用于垫片上，如果预紧力过大，螺栓、垫片会被压死而失去弹性，影响螺栓使用寿命；用力过小，达不到紧固以及密封的作用。

拧紧螺栓时的拧紧力矩：

M=KtQ0d×10-3 N·m

式中:Q0— —预紧力,N;

Kt——拧紧力的系数；

d——螺栓公称直径,mm。

Kt与螺纹表面及法兰的光洁度、润滑状况、拧紧速度、所用拧紧工具、以及反复拧紧时的温度变化等有关,通常在0.1～0.3之间变化。

预紧力Q0＝σ0×As As-螺栓在螺纹处的有效横截面积；σ0＝σt σt-螺栓材料的20℃许用应力（GB150规定）。

举例：M20的螺栓，8.8级。M=Kt×σt×As×d×10-3 =0.19×219×245×20×10-3 =204N·m

4 定力矩紧固实践应用

螺栓联接时预紧力的控制大体有三种，分别是控制转矩法、控制转角法、控制螺栓的伸长法。在正常装配过程，最常用的螺栓轴向预紧力过程对控制方法是通过控制转矩来间接的实现对轴向预紧力的控制。装配时最为常用的是使用手动指针式扭力扳手或数显式扭力扳手来完成力矩控制的。随着技术的进步，定转矩液压扳机的应用越来越多，在各行业中正在逐步推广。

大庆炼化公司聚丙烯厂于2016年9月进行了装置大检修，在设备回装螺栓紧固时采用了四同步定扭矩液压扳机，使螺栓预紧力均匀对称地作用于垫片上，精准度高，降低了泄漏率，大大提高了设备的检修质量。

4.1 扭矩扳手及扭矩值的选择

根据现场的不同工作环境和所需扭矩值的大小来选择扳手的型号，每个型号的扳手扭矩有一个最小值和一个最大值，在选择扳手的时候就要选择一个合适型号。同时选取扭矩值时应选取扳手能力范围的30%-80%之间以保证扭矩输出精确（扭矩对应表由设备厂家随设备提供）。

4.2 使用前注意事项

所有的泵站压力都是无级可调式的，这些泵都是设计制造成便携式和高速流动循环的，在使用之前，主要检查以下几点：

（1）油箱里是否装满油；

（2）在没有卸载液压系统的压力前，不要试图连接或拆卸油管及连接接头等，如果液压泵上有压力表，先确认压力已完全卸载再进行操作。联接快装接头时，确定接头安装无误。依靠螺纹联接的备件、油表等，必须保持清洁，安装中确认联接牢靠，并无泄漏。

（3）空运转，将泵站主电源打开，按下泵站遥控器上开始按钮，泵启动，查看泵站各部件有无异常。

（4）如果泵组运行时，因为液压油内溶有气体，调压阀处会有啸叫声，这时将压力调至最低，用遥控开关使其进油、回油，反复多次，再调至原压力即可。

（5）将遥控开关上开始按钮按下，扳手进油；此时扳手开始转动直到扳手复位完成。重复上述动作即为另一工作循环，使扳手空运转数圈，观察扳手转动无异常。

（6）确认初紧螺栓与螺母之间，螺母与法兰之间是否涂二硫化钼润滑剂，旧螺栓是否进过柴油浸泡清洗。

（7）确认初紧螺栓螺母规格新旧是否一致。

（8）确认螺栓初紧是否力矩过大，力矩大小以扳手轻轻敲打既能松开为合适。

（9）使用游标卡尺确认法兰一周间隙是否均匀。

（10）确认垫片选用是否正确且安装定位准确、不偏。

5 结语

螺栓紧固成的共同体，每个工序的螺栓紧固直接影响下道工序的产品质量，繁琐的工作环节是更要细心完成，要从每道工序严格把关，严谨到底。