Question

如何计算螺栓的预紧扭矩

Answer 1

大家在进行法兰设计时或查阅法兰的计算报告， 都能找到法兰预紧和操作时的螺栓拉力。 对于 M36以下的螺栓， 一般可以采用扭矩扳手。 现在知道螺栓荷载，如何求对应的扭矩值呢？大家可以查阅 GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》 或者相关的资料就能够找到相应的扭矩值。 对于可以进行液压拉伸的螺栓， 大家可以查阅相应的垫片生产厂家的数据， 即可以知道螺栓的荷载。 更简单的可以直接取螺栓材料 45%的屈服强度来计算每个螺栓的载荷。这是我计算出来的螺栓加载扭矩： 采用力矩扳手、 垫片为缠绕垫片 （用钢圈垫可以类推），仅供参考。

根据 GB150-1998《钢制压力容器》 P94中'9 法兰'的规定， 求得垫片压紧力，再根据力与力矩的关系，算出每条螺栓的力矩。高压法兰尺寸为：DN6' PN1500class（缠绕垫片密封），其法兰预紧力具体验算如下：

1、查 HG20592~20635-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》中 HG20631-97法兰密封面外径 d＝216mm；

2、查 HG20631-97中 DN6' PN1500class D 型缠绕垫片缠绕垫内径 D2＝171.5mm，缠绕垫外径 D3＝209.6mm，垫片密封宽度 N＝19.05mm ，D3＜d。

3、按照 GB150-98 P91 表 9-1 中 1a垫片基本密封宽度 b0＝N/2＝19.05/2＝9.525mm＞6.4mm。

4、按照 GB150—98 P94 中 9.5.1.1 垫片有效密封宽度 b＝2.53 ＝2.53 ＝7.81mm。

5、按照 GB150-98 P94中 9.5.1.2 垫片压紧力作用中心圆直径 DG＝D3-2b＝209.6-2*7.81 ＝193.98mm。

6、查 GB150-98 P93表 9-2 中缠绕垫片的垫片系数 m＝3.00，比压力 y＝69MPa。管线的设计压力为 15.85MPa，操作压力为 14.4MPa。

7、按照 GB150-98 P94中 9.5.1.3 中预紧状态下需要的最小垫片压紧力FG＝Fa＝3.14DGby＝3.14*193.98*7.81*69=328236.4N 。

8、按照 GB150-98 P94中 9.5.1.3 操作状态下需要的最小垫片压紧力 FG＝Fb＝6.28DGbmpc＝6.28*193.98*7.81*3.00*14.4 ＝411009N。