螺栓緊固力矩應(yīng)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(yīng)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(lián)接是應(yīng)用非常廣泛的可拆卸連接，采用科學(xué)的螺栓定力矩緊固技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)均衡有效的螺栓載荷，提高設(shè)備檢修質(zhì)量。本文從定力矩緊固實(shí)踐應(yīng)用等方面對螺栓緊固力矩的應(yīng)用進(jìn)行淺析。

螺栓；預(yù)緊力(擰緊力矩)

為增強(qiáng)螺栓聯(lián)接時(shí)的緊密性和防松動(dòng)及防止螺栓聯(lián)接中滑動(dòng)，一般螺紋聯(lián)接裝配時(shí)都需要一定的預(yù)緊力，但是緊力矩如果過大往往會(huì)損壞螺紋，聯(lián)接就會(huì)失效，尤其是密封聯(lián)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(shí)會(huì)被壓死從而去彈性，螺栓也就會(huì)被擰斷的可能性大，擰緊力矩如果小了就達(dá)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(lián)接件和被連接件的壽命。

1 力矩的合理性

一般情況由幾個(gè)螺栓螺母的副聯(lián)接法蘭聯(lián)接體，給與一定的緊固力F的同時(shí)，聯(lián)接體內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)壓力Fx,對于這種用于有一定的內(nèi)壓力的流的體聯(lián)接，設(shè)計(jì)螺栓的擰緊力矩時(shí)需考慮以下幾點(diǎn)：

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

（2）保證螺栓的強(qiáng)度，即不允許發(fā)生因擰緊力矩過大導(dǎo)致螺栓的屈服強(qiáng)度破壞而喪失聯(lián)接體的機(jī)能；一般規(guī)定擰緊后的螺紋聯(lián)接件預(yù)緊應(yīng)力不得大于其屈服點(diǎn)的80%；

（3）保證法蘭盤的強(qiáng)度，不會(huì)因過大力度擰緊力矩導(dǎo)致法蘭發(fā)生的破壞；

（4）保證螺紋的強(qiáng)度，不會(huì)因大力度的擰緊力矩而導(dǎo)致螺紋發(fā)生脫扣現(xiàn)象；恰當(dāng)?shù)臄Q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(dāng)導(dǎo)致的后果

對于螺栓聯(lián)接承受軸向載荷，扭緊力矩使接合的面上產(chǎn)生壓緊力，受外載荷作用后的剩余預(yù)緊力是接合面上工作時(shí)的壓緊力。預(yù)緊力的不足將會(huì)出現(xiàn)接合面泄露、引起強(qiáng)烈的橫向振動(dòng)，導(dǎo)致螺栓的松脫。

在承受橫向載荷的螺栓聯(lián)接，扭緊力矩使被聯(lián)接件間產(chǎn)生正壓力，依靠摩擦力抵抗外載荷，所以預(yù)緊力的大小決定了它的承受能力。預(yù)緊力的不足，被聯(lián)接件就會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)，然后被聯(lián)接件錯(cuò)位、外斜、緊固件被剪斷等不同情況發(fā)生。

3 力矩的計(jì)算方法

扳手、大錘等傳統(tǒng)工具操作時(shí)，只能選取對角緊固的方式，效率低且不能使螺栓預(yù)緊力均勻?qū)ΨQ的作用于墊片上，如果預(yù)緊力過大，螺栓、墊片會(huì)被壓死而失去彈性，影響螺栓使用壽命；用力過小，達(dá)不到緊固以及密封的作用。

擰緊螺栓時(shí)的擰緊力矩：

M=KtQ0d×10-3 N·m

式中:Q0— —預(yù)緊力,N;

Kt——擰緊力的系數(shù)；

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(fù)擰緊時(shí)的溫度變化等有關(guān),通常在0.1～0.3之間變化。

預(yù)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(yīng)力（GB150規(guī)定）。

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

4 定力矩緊固實(shí)踐應(yīng)用

螺栓聯(lián)接時(shí)預(yù)緊力的控制大體有三種，分別是控制轉(zhuǎn)矩法、控制轉(zhuǎn)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(yù)緊力過程對控制方法是通過控制轉(zhuǎn)矩來間接的實(shí)現(xiàn)對軸向預(yù)緊力的控制。裝配時(shí)最為常用的是使用手動(dòng)指針式扭力扳手或數(shù)顯式扭力扳手來完成力矩控制的。隨著技術(shù)的進(jìn)步，定轉(zhuǎn)矩液壓扳機(jī)的應(yīng)用越來越多，在各行業(yè)中正在逐步推廣。

大慶煉化公司聚丙烯廠于2016年9月進(jìn)行了裝置大檢修，在設(shè)備回裝螺栓緊固時(shí)采用了四同步定扭矩液壓扳機(jī)，使螺栓預(yù)緊力均勻?qū)ΨQ地作用于墊片上，精準(zhǔn)度高，降低了泄漏率，大大提高了設(shè)備的檢修質(zhì)量。

4.1 扭矩扳手及扭矩值的選擇

根據(jù)現(xiàn)場的不同工作環(huán)境和所需扭矩值的大小來選擇扳手的型號(hào)，每個(gè)型號(hào)的扳手扭矩有一個(gè)最小值和一個(gè)最大值，在選擇扳手的時(shí)候就要選擇一個(gè)合適型號(hào)。同時(shí)選取扭矩值時(shí)應(yīng)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(yīng)表由設(shè)備廠家隨設(shè)備提供）。

4.2 使用前注意事項(xiàng)

所有的泵站壓力都是無級(jí)可調(diào)式的，這些泵都是設(shè)計(jì)制造成便攜式和高速流動(dòng)循環(huán)的，在使用之前，主要檢查以下幾點(diǎn)：

（1）油箱里是否裝滿油；

（2）在沒有卸載液壓系統(tǒng)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(rèn)壓力已完全卸載再進(jìn)行操作。聯(lián)接快裝接頭時(shí)，確定接頭安裝無誤。依靠螺紋聯(lián)接的備件、油表等，必須保持清潔，安裝中確認(rèn)聯(lián)接牢靠，并無泄漏。

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

（4）如果泵組運(yùn)行時(shí)，因?yàn)橐簤河蛢?nèi)溶有氣體，調(diào)壓閥處會(huì)有嘯叫聲，這時(shí)將壓力調(diào)至最低，用遙控開關(guān)使其進(jìn)油、回油，反復(fù)多次，再調(diào)至原壓力即可。

（5）將遙控開關(guān)上開始按鈕按下，扳手進(jìn)油；此時(shí)扳手開始轉(zhuǎn)動(dòng)直到扳手復(fù)位完成。重復(fù)上述動(dòng)作即為另一工作循環(huán)，使扳手空運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)圈，觀察扳手轉(zhuǎn)動(dòng)無異常。

（6）確認(rèn)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(jìn)過柴油浸泡清洗。

（7）確認(rèn)初緊螺栓螺母規(guī)格新舊是否一致。

（8）確認(rèn)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(biāo)卡尺確認(rèn)法蘭一周間隙是否均勻。

（10）確認(rèn)墊片選用是否正確且安裝定位準(zhǔn)確、不偏。

5 結(jié)語

螺栓緊固成的共同體，每個(gè)工序的螺栓緊固直接影響下道工序的產(chǎn)品質(zhì)量，繁瑣的工作環(huán)節(jié)是更要細(xì)心完成，要從每道工序嚴(yán)格把關(guān)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)降住?/p>