如何确定螺栓的载荷及其扭矩

　　法兰紧固时如何确定螺栓的载荷及其扭矩， 对于大家来说，可能都是一个比较感兴趣的话题。首先提出两个问题：

　　* 对于 M36以下的螺栓，知道螺栓荷载，如何求对应的扭矩值?* 对于可以进行液压拉伸的螺栓， 不进行法兰计算， 如何查取对应的螺栓荷载?

　　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

　　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 垫片压紧力作用中间圆直径 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 操作状态下需要的垫片压紧力 FG=Fb=6.28DGbmpc=6.28*193.98*7.81*3.00*14.4 =411009N。

　　9、按照力与力矩的关系式 N=0.2Fd，该法兰用紧固件螺栓为 M36*3，用紧固件螺栓 12对，螺纹实际作用力直径为 d=33。

　　10、预紧状态下每条螺栓加载扭矩 Na=0.2(FG/12)d=0.2*(328236.4/12 )*(33/1000)=180N.m。

　　11、操作状态下每条螺栓加载扭矩 Np=0.2(FG/12)d=0.2*(411009/12)*(33/1000)=226N.m

　　以上是按照 GB150的法兰要求算出来的每条螺栓需要加载的力矩， 应用到实际工作中，采用力矩扳手完全可以满足要求， 不过在实际工作中， 力矩扳手按照 30%、50%、100%的预紧力矩进行操作。在 100%的预紧力矩作用下，多紧几次，就可以完全解决问题。