螺栓緊固力矩應用淺析

楊成(中國石油大慶煉化公司聚丙烯廠，黑龍江 大慶 163000)

螺栓緊固力矩應用淺析

楊成(中國石油大慶煉化公司聚丙烯廠，黑龍江 大慶 163000)

螺栓聯接是應用非常廣泛的可拆卸連接，采用科學的螺栓定力矩緊固技術，可以實現均衡有效的螺栓載荷，提高設備檢修質量。本文從定力矩緊固實踐應用等方面對螺栓緊固力矩的應用進行淺析。

螺栓；預緊力(擰緊力矩)

為增強螺栓聯接時的緊密性和防松動及防止螺栓聯接中滑動，一般螺紋聯接裝配時都需要一定的預緊力，但是緊力矩如果過大往往會損壞螺紋，聯接就會失效，尤其是密封聯接的情況下，螺栓使用過程擰緊力矩過大，墊片受壓過程密封時會被壓死從而去彈性，螺栓也就會被擰斷的可能性大，擰緊力矩如果小了就達不到緊固密封的作用。合適的擰緊力矩對可以有效的延長螺栓聯接件和被連接件的壽命。

1 力矩的合理性

一般情況由幾個螺栓螺母的副聯接法蘭聯接體，給與一定的緊固力F的同時，聯接體內產生的內壓力Fx,對于這種用于有一定的內壓力的流的體聯接，設計螺栓的擰緊力矩時需考慮以下幾點：

（1）對墊片、墊圈性能的保證，即保證不因擰緊力矩過小而導致泄漏，也不因擰緊力矩過大而導致墊片的壓死，從而在產生內壓力后泄露。

（2）保證螺栓的強度，即不允許發生因擰緊力矩過大導致螺栓的屈服強度破壞而喪失聯接體的機能；一般規定擰緊后的螺紋聯接件預緊應力不得大于其屈服點的80%；

（3）保證法蘭盤的強度，不會因過大力度擰緊力矩導致法蘭發生的破壞；

（4）保證螺紋的強度，不會因大力度的擰緊力矩而導致螺紋發生脫扣現象；恰當的擰緊力矩需要保證螺紋得以旋緊而不致使螺紋和螺母有所損害。這就要求旋緊扭矩必然介于旋入扭矩及極限扭矩值。

2 力矩不當導致的后果

對于螺栓聯接承受軸向載荷，扭緊力矩使接合的面上產生壓緊力，受外載荷作用后的剩余預緊力是接合面上工作時的壓緊力。預緊力的不足將會出現接合面泄露、引起強烈的橫向振動，導致螺栓的松脫。

在承受橫向載荷的螺栓聯接，扭緊力矩使被聯接件間產生正壓力，依靠摩擦力抵抗外載荷，所以預緊力的大小決定了它的承受能力。預緊力的不足，被聯接件就會出現滑動，然后被聯接件錯位、外斜、緊固件被剪斷等不同情況發生。

3 力矩的計算方法

扳手、大錘等傳統工具操作時，只能選取對角緊固的方式，效率低且不能使螺栓預緊力均勻對稱的作用于墊片上，如果預緊力過大，螺栓、墊片會被壓死而失去彈性，影響螺栓使用壽命；用力過小，達不到緊固以及密封的作用。

擰緊螺栓時的擰緊力矩：

M=KtQ0d×10-3 N·m

式中:Q0— —預緊力,N;

Kt——擰緊力的系數；

d——螺栓公稱直徑,mm。

Kt與螺紋表面及法蘭的光潔度、潤滑狀況、擰緊速度、所用擰緊工具、以及反復擰緊時的溫度變化等有關,通常在0.1～0.3之間變化。

預緊力Q0＝σ0×As As-螺栓在螺紋處的有效橫截面積；σ0＝σt σt-螺栓材料的20℃許用應力（GB150規定）。

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

4 定力矩緊固實踐應用

螺栓聯接時預緊力的控制大體有三種，分別是控制轉矩法、控制轉角法、控制螺栓的伸長法。在正常裝配過程，最常用的螺栓軸向預緊力過程對控制方法是通過控制轉矩來間接的實現對軸向預緊力的控制。裝配時最為常用的是使用手動指針式扭力扳手或數顯式扭力扳手來完成力矩控制的。隨著技術的進步，定轉矩液壓扳機的應用越來越多，在各行業中正在逐步推廣。

大慶煉化公司聚丙烯廠于2016年9月進行了裝置大檢修，在設備回裝螺栓緊固時采用了四同步定扭矩液壓扳機，使螺栓預緊力均勻對稱地作用于墊片上，精準度高，降低了泄漏率，大大提高了設備的檢修質量。

4.1 扭矩扳手及扭矩值的選擇

根據現場的不同工作環境和所需扭矩值的大小來選擇扳手的型號，每個型號的扳手扭矩有一個最小值和一個最大值，在選擇扳手的時候就要選擇一個合適型號。同時選取扭矩值時應選取扳手能力范圍的30%-80%之間以保證扭矩輸出精確（扭矩對應表由設備廠家隨設備提供）。

4.2 使用前注意事項

所有的泵站壓力都是無級可調式的，這些泵都是設計制造成便攜式和高速流動循環的，在使用之前，主要檢查以下幾點：

（1）油箱里是否裝滿油；

（2）在沒有卸載液壓系統的壓力前，不要試圖連接或拆卸油管及連接接頭等，如果液壓泵上有壓力表，先確認壓力已完全卸載再進行操作。聯接快裝接頭時，確定接頭安裝無誤。依靠螺紋聯接的備件、油表等，必須保持清潔，安裝中確認聯接牢靠，并無泄漏。

（3）空運轉，將泵站主電源打開，按下泵站遙控器上開始按鈕，泵啟動，查看泵站各部件有無異常。

（4）如果泵組運行時，因為液壓油內溶有氣體，調壓閥處會有嘯叫聲，這時將壓力調至最低，用遙控開關使其進油、回油，反復多次，再調至原壓力即可。

（5）將遙控開關上開始按鈕按下，扳手進油；此時扳手開始轉動直到扳手復位完成。重復上述動作即為另一工作循環，使扳手空運轉數圈，觀察扳手轉動無異常。

（6）確認初緊螺栓與螺母之間，螺母與法蘭之間是否涂二硫化鉬潤滑劑，舊螺栓是否進過柴油浸泡清洗。

（7）確認初緊螺栓螺母規格新舊是否一致。

（8）確認螺栓初緊是否力矩過大，力矩大小以扳手輕輕敲打既能松開為合適。

（9）使用游標卡尺確認法蘭一周間隙是否均勻。

（10）確認墊片選用是否正確且安裝定位準確、不偏。

5 結語

螺栓緊固成的共同體，每個工序的螺栓緊固直接影響下道工序的產品質量，繁瑣的工作環節是更要細心完成，要從每道工序嚴格把關，嚴謹到底。