螺栓原理及装配工艺

螺栓原理及装配工艺螺栓原理介绍第一次就正确紧固什么是螺栓连接螺栓和螺母的功能和工作原理有垫片的螺栓连接小结受控紧固过度紧固没有紧固安全性重做的成本潜在的事故隐患可靠性排放/污染灾难‘第一次就正确紧固’连接完整性–目标概述什么是螺栓连接？我们通常会想到石油石化管道和法兰，但是…概述任何两个用螺纹连接的部件连接部件

和

螺栓和螺母

的

功能和工作原理连接部件中间放入垫片用螺栓使部件连接在一起

连接部件连接部件和工作原理压力压力螺栓被正确紧固部件之间产生夹紧力垫片被压紧，并在连接件之间起到密封效果

连接部件和工作原理除了内部的载荷，连接件可能会承受更多的分离载荷，它们包括但也不局限于：压力压力侧向应力振动+/-oC

振动

温度的循环作用

侧向应力(风力,流量,压力等等)

负载的改变

例如:

当一驾吊车在起吊重物时,在物体刚离地

和在半空中承受的负载时不一样的

因此螺栓必须被正确的紧固到正确扭矩以承受会使连接件分离的附加的作用力使连接件分离的作用力定义:

螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接在一起，以防止在设备运行的过程中出现松动的现象。紧固不足紧固过度螺栓由于振动或循环载荷而松脱垫片接触面损坏没有压紧力法兰转动垫片过度压紧裂纹颈缩螺栓和螺母的作用在螺栓已经经紧固的情情况下，部部件所承受受的工作载载荷会降低低部件之间间的压紧力力螺栓必须预预紧到一个个额定的数数值以抗衡衡在部件工工作中所承承受的所有有载荷如果工作载载荷超过了了此数值会会导致螺栓栓失效并造造成部件分分离螺栓和螺母母的作用螺栓和螺母母的工作原原理螺栓作用类类似弹簧由螺栓连接接的部件也也类似弹簧簧螺栓和螺母母的工作原原理胡克定律应力应变塑性范围极限抗拉强度螺栓失效破坏点弹性范围屈服强度固体材料受受力之后，，材料中的的应力与应应变(单位变形量量)之间成线性性关系螺栓材料在对紧固件件进行拧紧紧时，了解解紧固件材材料的强度度标准是非非常必要的的有许多材料料可以适合合制造紧固固件，对材材料的选择择基本是根根据许多不不同因素，，例如：应用的场合合对负载的要要求(材料强度)安装的方法法螺母材料等等级螺栓上表面面刻有型号等等标示螺栓直径螺母AF尺寸(对边尺寸)螺栓材料等等级螺母下表面面平整的接触触面螺母和螺栓栓的标识六角螺母和和螺栓的标标识8.8公制螺纹螺母和螺栓栓的标识生产商第一个数=1/100螺栓材质公公称抗拉强强度100×8=800N/mm2第二个数=螺栓材质的的屈强比值值0.8两数相乘得得出屈服应应力800*0.8=640N/mm2螺栓能承载载的拉力载载荷速算*：面积**X屈服应力*准确的数数值还需要要考虑润滑滑等其他因因素**面积应应为应力截截面积，速速算用直直径可参考考0.85-0.92螺栓标准直直径螺母和螺栓栓的标识螺栓和螺母母的标识螺母的对边边尺寸可由由下面的公公式计算为为:(螺栓直径x1.5)

+0.125例如：11/4”8UNBolt(1.25x1.5)+0.125=2””A/F两种常见的的螺纹形式式:英制尺寸：：3/4-8*3”米制尺寸:M20-3.5*1508TPImm(e.g.3.5)标准直径(英寸)标准直径(mm)A/F=对边尺寸对于M33到M85的米制尺寸螺栓螺母的A/F尺寸

每次增加5mm:M33x3.5

50mmA/FM36x4

55mmA/FM39x4

60mmA/F小于M33的螺栓A/F尺寸大约可计算为：1.5x螺栓直径螺栓的涂层层在对紧固件件进行拧紧紧时，需知知道紧固件件的表面涂涂层紧固件表面面涂层的种种类有很多多，如何选选择涂层的的材料需要要考虑很多多因素，其其中包括：：部件的使用用工况对防腐蚀的的要求阴极保护装饰作用适合安装的的方法含有垫片的的连接压力压力包含有垫片片的部件安安装垫片压紧螺栓被正确确紧固部件之间产产生夹紧力力垫片片被被压压紧紧，，并在在连连接接件件之之间间起起到到密封封效效果果广泛应用于高温、高压的环境，不同的设计、金属和非金属材料的组合能使之应用于多种不同场合，抗腐蚀、抗有毒物质能力较强.最初应用于石油石化行业，适用于高温、高压的应用，例如石油挖掘开采、阀、管道、高压反应容器环状状金金属属垫垫片片(RTJ)软式式垫垫片片(CNAF)特殊殊垫垫片片设设计计金属属缠缠绕绕垫垫片片(SWG)主要用于较低的压力和温度环境，例如水管、发动机等绝缘垫片，能够抗腐蚀。它们大多也能抵御油、气管道中的杂散电流，增加连接件阴极保护的有效性，减少电解腐蚀垫片片种种类类常用用垫垫片片种种类类螺栓栓原原理理螺栓栓连连接接的的应应用用并并不不只只限限于于管管道道螺栓栓在在部部件件连连接接面面产产生生压压紧紧力力螺栓栓的的工工作作原原理理是是被被拉拉伸伸然然后后回回缩缩螺栓栓仅仅在在弹弹性性范范围围内内工工作作。。不不同同材材料料的的螺螺栓栓的的强强度度性性能能会会有有所所区区别别。。螺栓栓应应力力必必须须足足够够大大以以抵抵抗抗部部件件在在使使用用过过程程中中各各种种使使部部件件分分离离的的应应力力，，但但同同时时应应力力也也不不能能太太大大而而造造成成连连接接件件的的损损坏坏压力力容容器器或或管管道道通通常常需需要要垫垫片片来来防防止止泄泄露露小结结:扭矩矩紧紧固固扭矩矩紧紧固固什么么是是扭扭矩矩?作用用力力使使物物体体绕绕着着支支点点转转动动的的趋趋向向旋转力扭矩矩紧紧固固什么么是是扭扭矩矩紧紧固固?通过过旋旋转转紧紧固固件件的的螺螺母母部部分分来来对对紧紧固固件件施施加加预预紧紧力力的的应应用用紧固件的拉伸

(预紧力)扭矩矩紧紧固固我们们测测量量施施加加的的扭扭矩矩我们们想想要要测测得得的的是是夹夹紧紧力力扭矩矩紧紧固固施加加的的扭扭矩矩减去去摩擦擦损损失失等于于螺栓栓残残余余应应力力*螺栓栓残残余余应应力力=预紧紧力力螺栓栓在在紧紧固固后后剩剩余余的的应应力力扭矩矩紧紧固固用扭扭力力扳扳手手施施加加的的力力矩矩会会转转化化成成三三种种力力：：1.拉伸伸螺螺栓栓的的作作用用力力+2.克服服螺螺栓栓螺螺纹纹摩摩擦擦的的作作用用力力+3.螺母母和和连连接接部部件件表表面面摩摩擦擦的的作作用用力力扭矩矩紧紧固固50%螺母母支支撑撑面面的的摩摩擦擦力力10%有用用的的螺螺栓栓残残余余应应力力（极极端端情情况况，，一一般般为为30%)40%螺纹纹之之间间的的摩摩擦擦力力扭矩矩紧紧固固–润滑滑摩擦擦点点在螺纹上涂上润滑剂在螺母表面使用润滑剂仅在在螺螺柱柱/螺栓栓紧紧固固部部分分的的尾尾部部扭矩矩紧紧固固–润滑滑20406080100120扭矩矩-LbFt01234567891011螺栓栓残残余余应应力力(Tons)轻型润滑油mu=0.15干燥，无润滑mu=0.2使用钼润滑脂mu=0.1(施加加的的力力)扭矩矩紧紧固固–润滑滑2.5英寸(M64)的螺栓拧紧螺栓需要要194,400lbf(865kN)润滑情况-干燥系数=0.225拧紧时所需要要的扭矩11,136lbs.ft(15.4kNm)二硫化钼润滑滑剂-干燥系数=0.1拧紧时所需要要的扭矩5,707lbs.ft(7.37kNm)举例:扭矩紧固顺序序负载集中（偏偏载）当在施加扭矩矩时，我们通通常是一个接接一个的对螺螺栓进行紧固固。在这种情情况下会产生生负载集中。。为了避免这种种情况，我们们需要采用特特定的步骤来来对螺栓进行行紧固，即使使用设定的扭扭矩分阶段、、用特定的模模式对螺栓进进行紧固。对螺栓施加渐渐进的、统一一的扭矩。扭矩紧固顺序序应力分散在施加扭矩时时，我们通常常是一个接一一个的对螺栓栓进行紧固。。这会造成应应力分散1234我们先拧紧1、2号螺栓，然后后是3、4号在这种情况下下，3、4号螺栓会分享享1、2号螺栓的部分分应力1、2号螺栓因此会会产生些许的的松动，但当当连接件是由由更多的螺栓栓进行紧固时时，这种分享享应力的情况况会被中和减减少扭矩紧固顺序序扭矩拧紧形式式使用扳手时:2-3个螺纹高于螺螺母上表面123485671234123486712591011重复以上的步步骤3次分别使用1/3,2/3和全额扭矩结束上述步骤骤后，从1号螺栓开始顺顺时针对所有有螺栓用全额额扭矩进行再再次的拧紧扭矩扳手–拆卸拆卸在拧松螺栓时时，一般需要要比紧固时更更高的扭矩这主要是因为为腐蚀；螺纹纹的形变等，，所以在拆卸卸紧固件时