螺栓紧固作业指导书

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. 中国石油乌鲁木齐石化公司设备安装公司螺栓紧固作业指导

1.编制目的

为了规范法兰螺栓定扭矩紧固工作，采用正确的紧固方法，使法兰垫片受力均匀，保证密封不泄露，保证密封的可靠性，编制螺栓紧固指导书实行定扭矩紧固。

2.适用范围

本作业指导书适用于化工装置的压力容器人孔、封头、管箱、管道法兰等螺栓紧固。

3.螺栓扭矩值确定

3.1紧固力矩的计算原则上由设计进行计算或由生产装置提供。

3.2如果设计部门没有给出扭矩计算结果，可以按照GB150-2011标准参照下列步骤进行计算：

3.2.1法兰垫片的受力情况

在现场安装或检修中，密封法兰的几何尺寸和垫片性能参数（m、y）已给定，可以查GB150-2011中给定的表7-2可知。 .

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3.2.2确定垫片接触宽度N与基本密封宽度bo（表7.1从何而来）

查下表求得bo .

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. 3.2.3确定垫片有效密封宽度b:

当bo≤6.4mm时,b=bo

当bo＞6.4mm时,b=2.53√bo

3.2.4确定垫片压紧力作用中心圆直径DG

垫片压紧力作用中心圆直径按下列规定确定:

a) 对于下图所示活套法兰,垫片压紧力作用中心圆直径DG即是法兰与翻边接触面的平均直径。

b) 对于其它形式的法兰，则按下述规定计算DG：

当bo≤6.4mm时，DG等于垫片接触的平均直径；

当bo＞6.4mm时，DG等于垫片接触的外径减去2b

c) 对筒体端部结构,DG等于密封面平均直径。

3.2.5工作前法兰垫片的压紧力：F1=3.14DGby （N）

3.2.6工作时法兰垫片压紧力：F2=6.28DGbmpc （N）

法兰垫片工作密封比压σt=mp MPa

DG---垫片压紧力作用中心圆直径 mm b---垫片有效密封宽度 mm

y----垫片比压力MPa m----垫片系数

Pc----介质工作压力（计算压力） .

. 3.2.7最终预紧力确定

设备在操作条件下，螺栓受到两个力的作用即：

介质压力：P=0.785 DG2Pc （N）

工作时垫片压紧力F2=6.28DGbmpc （N）

故在正常操作时螺栓所受到的压力为F=P+F2

这时要和前面的预紧力F1进行比较大者作为最终预紧力F。

3.2.8紧固螺栓力矩计算

螺栓在紧固的过程中，要克服两方面的力矩，即：

1）螺栓和螺母螺纹之间的力矩M1

2）螺母和法兰之间的摩擦力矩M2

3）紧固螺栓的预紧力矩M至少为：M=M1+M2

4）钢制普通粗牙螺纹M10-M68，其经验公式为：M=KdF

M---预紧力矩

d---螺纹的公称直径mm

n----螺栓个数

F---预紧力

K---扭矩系数，与螺纹表面及法兰的光洁度、润滑状况、拧紧速度等有关，通常K值在01.-0.3之间变化。通常取0.2 螺纹表面情况差取值高。

5）理论计算和实际结果有较大的差别的，以实际紧固数据为准。

4.紧固程序及方法

4.1测定已经紧固螺栓的原始状态下的预紧力，并记录入《螺栓紧固作业指导卡》。

4.2根据设备的设计压力、垫片材质、规格及螺栓数量按GB150-2011计算出每.

. 条螺栓的预紧力。

4.3根据现场的设备情况，把螺栓从12点的方位按顺时针的方向用记号笔编号好，在作业指导书中编制好紧固顺序。

4.4螺栓紧固应按照多步紧固和顺序紧固的原则。对称、均匀、多次螺栓紧固采用液压或气动力矩扳手，采用十字交叉法逐件紧固，每圈紧固后通过测量法兰面间隙检查对中情况。

4.5螺栓的紧固采用2同步或4同步液压扳手进行紧固。紧固应分三遍进行，每遍的起点应相互开90°

4.6第一遍紧固先用50％的扭力值（取整数值），采用十字交叉法紧固螺栓并保证密封面平行，尽量缩小螺栓在紧固过程中由于法兰变形影响。

4.7第二遍紧固用80％的扭力值加力紧固螺栓，紧固同时注意测量法兰的间隙是否均匀，保证每个螺栓紧固力量一致。测量法兰的间隙最大与最小间隙之差不大于0.5mm。

4.8第三遍紧固再用100％的扭力值按第一遍紧固顺序均匀紧固螺栓。

4.9以20条法兰螺栓定扭矩紧固为例，从1#螺栓按顺时针方向，采用两同步和四同步采用对边紧固的原则，说明螺栓的紧固顺序。单紧按两同步的顺序进行。

两同步螺栓紧固步骤及顺序

螺栓数量 分组情况 第一遍 第二遍 第三遍 .

. 20 第一组 1-11 8-18 1-11

第二组 6-16 3-13 6-16

第三组 2-12 9-19 2-12

第四组 7-17 4-14 7-17

第五组 3-13 10-20 3-13

第六组 8-18 5-15 8-18

第七组 4-14 1-11

4-14

第八组 9-19 6-16 9-19

第九组 5-15 2-12 5-15

第十组 10-20 7-17 10-20

四同步螺栓紧固步骤及顺序

螺栓数量 分组情况 第一遍 第二遍 第三遍

20 第一组 1-6-11-16 5-10-15-20 1-6-11-16

第二组 2-7-12-17 4-9-14-19 2-7-12-17

第三组 3-8-13-18 3-8-13-18 3-8-13-18

第四组 4-9-14-19 2-7-12-17 4-9-14-19

第五组 5-10-15-20 1-6-11-16 5-10-15-20

4.10有热紧要求的按100％力在紧两遍。

4.11如个别作业有困难的地方，也可以采用手动扭矩扳手进行，终拧扭矩须按设计要求进行。

5.检查方法

检查范围：每条螺栓全部检查，对漏拧、虚拧加以紧固到目标值。

5.1对于高温条件的螺栓紧固，应在螺栓、螺母间涂防咬合剂。

5.2在安装过程中，螺栓螺母应清洗干净，并涂二硫化钼。

5.3检修过程中，高温、高压、临氢等系统管道、容器人孔法兰的螺栓、螺母进行编号，做好标识，拆装做到一一对应。

5.4第二遍紧固时注意测量法兰的间隙是否均匀，保证每个螺栓紧固力量一致。测量法兰的间隙最大与最小间隙之差不大于0.5mm。 .

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6.安全注意事项

6.1操作人员必须严格执行液压和气动工具工艺操作规程，严防超压使用。

6.2换热器在气密过程中严禁带压紧固螺栓。

6.3螺栓紧固必须按操作规程进行。

7.附件

7.1《螺栓紧固作业指导卡》

7.2计算实例

7.3计算流程图

螺栓紧固作业指导卡 .

. 编制： 时间： 审核： 时间：

车间装置 加氢车间

紧固位置 R-XXXX精制反应器进口弯管上法兰

螺栓规格 M27×3×880 螺栓数量 52

螺栓材质 35CrMoA

垫片形式 波齿垫 垫片规格 φ575×520×3

最小预紧力（N） 421991 最大预紧力（N） 497203

最小紧固扭矩（Nm） 3949 最大紧固扭矩（Nm） 4653

实际紧固扭矩（Nm） 4600

原有紧固力矩值（Nm） 4400

紧固工具型号 四同步液压扳手

紧固顺序 逆时针十字交叉法紧固

气压表压力值(Par)

紧固顺序

螺栓编号

初拧扭矩值 50% 终拧扭矩值 80% 二次终拧扭矩值 100%

2300 Nm 3680 Nm 4600 Nm

紧固示意图

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. 附件二

计算实例:

新疆新峰股份有限公司40万吨/年轻汽油醚化项目

加氢蒸馏塔顶循环氢冷却器(E-102)

设计压力:1.0MPa

管箱法兰 法兰-FM400 -4.0 JB/T4703-2000

螺栓型号/数量: M24 20个

垫片材料:G33-400-4.0-4 JB/T4718-92 材质金属包垫

垫片属于: 平金属板内包石棉 铁或软钢

查表得 垫片系数m=3.75 比压力y=52.4 .

. 垫片接触宽度:压紧面为凹凸面型式，查询JB/T4718-92

N=D-d=465-425=40mm

垫片基本密封宽度b0=N/2=20mm

因为b0>6.4mm b=2.53√20=11.31

查JB/T4718-92得垫片接触外径为465

DG=465-2*11.31=442.37

F1=3.14*442.37*11.31*52.4=823207.29(N)

F2=6.28 DGbmpc=6.28*442.37*3.75*1=10417.83 (N)

P=0.785*442.37*442.37*1=153617.61(N)

F=P+F2=164035.44(N)

因为F1>F

故 F=F1=823207.29(N)

因为有20个螺栓均摊力 每个螺栓上的力为F/20=41160.36(N)

因为所用螺栓为M24 在M10-M68区间

故 每根螺栓上的紧固力矩 M=KdF=0.2*24/1000*41160.36=197.56975 (N﹒M)