法兰用双头螺栓(ASME B16.5)

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什么是螺栓螺栓?凸缘的螺栓螺栓由完全螺纹钢棒和两个重型六角形钢螺母组成。螺栓螺栓插入法兰孔中并拧紧以密封一个法兰接头。法兰连接所需的数量,长度,螺柱的直径取决于凸纹型,直径和评级(根据ASME法兰螺栓图表)。

螺栓和螺母

螺柱螺栓由一个螺纹钢棒和两个(匹配)六角形重型螺母组成。螺栓螺栓和螺母是法兰接头的必要组件,因为它们是密封法兰接头的关键。

柱螺栓材料

螺柱螺栓有多种直径和长度组合,公制和英制,以及各种材料,从碳钢到合金,不锈钢和镍合金(常见的等级是:ASTM A193 B7, L7, B8, B8M, B16,合金20,蒙乃尔,哈氏合金,英科乃尔,17-4PH,钛等)。这些等级将在本文下面讨论。

六角钢螺母的材料应匹配螺纹杆的材料(通常,螺柱材料ASTM A193与螺母材料ASTM A194匹配)。

ASME B16.5规格涵盖ASME法兰的螺栓和螺母(所要求的双头螺栓的数量、直径和长度,即“法兰螺栓图”)通过法兰直径,压力级和面部饰面(rf,ff,rtj)。

螺栓(螺纹杆)

螺柱(螺纹杆)

螺柱是插入配合凸缘的孔中的螺纹杆,然后通过向钢螺母施加特定扭矩来在两端拧紧。

双头螺栓长度(OAL/FTF)

螺柱的长度可以作为总长度(即“OAL”)或“第一可用线程至第一可用线程”(即“FTF”)测量。

FTF长度可以通过减去四分之一英寸到OAL长度来计算,并且是管道应用的标准螺柱长度测量。

不同直径和额定值的凸缘需要不同长度和直径的螺柱。
OAL和FTF螺柱长度

螺柱螺栓螺栓螺距和螺纹系列

螺柱根据所设定的规格进行螺纹ASME B1.1.
术语“螺纹间距”是指螺纹角度的陡度,其在每英寸的螺纹中测量。

最常用的线程是具有“V-Profile”的对称线程间距类型(60度角),与非对称类型相比,制造商更容易检查。

螺纹序列涉及直径和俯仰组合,通过施加到单个直径的每英寸(“TPI”)的螺纹数量来测量:

  • 粗螺纹系列(UNC / Unrc)UNC是螺钉、螺栓和螺母最常见的一种。粗螺纹用于低强度材料的螺纹,如铁、低碳钢、铜和较软的合金、铝等。粗螺纹也更能容忍不利条件,便于快速组装
  • 细小螺纹系列(UNF / UNRF):不广泛用于精确职责,并且当需要更高的拉伸强度时(Vs.粗螺纹系列)
  • 8线系列(8UN)是几个ASTM标准包括A193 B7, A193 B8/B8M和A320的选线方法。该系列广泛应用于一英寸以上的直径

由ASTM A193或A320规格涵盖的螺柱螺栓用于所有直径的8U,以1“及以上,这意味着这些尺寸为8个螺纹。对于任何其他材料等级,买方应指定螺距,除非适用的ASTM规范给出。

螺栓螺距v音高60度

螺栓螺栓的坚果

为了固定螺柱,两根重六角钢螺母必须螺栓固定在杆的相对端。

螺柱和钢螺母由于其各自的螺纹之间存在的摩擦而完美地连接,通过螺栓的轻微拉伸,以及两个连接部件的压缩。

重六角坚果

在过去,钢螺母有一个平方头。如今,六角形头螺母(具有6个侧面代替4),完全更换了较旧的形状,因为它们可以更快,更有效地拧紧螺柱。

用于石化应用的坚果被收紧到a特定扭矩使用特殊的扭矩扳手。钢螺母材料的机械强度应与配合螺栓的强度相容。

螺柱螺栓用重型钢螺母的尺寸和重量均包含在ASME B18.2.2规范中。

螺柱VS螺栓

一个常见的问题是螺柱和螺栓之间有什么区别?

答案是,螺柱是一个金属杆或轴,其特点是螺纹的两侧(如上图所示),并需要两个沉重的六角螺母,以锯齿;螺栓是一个紧固件与“内置”头螺母在一边,这需要一个单一的螺母,以锯齿。

双头螺栓螺栓
螺柱与螺栓(左侧图像上的螺柱,右侧图像上的螺栓)

双头螺栓材料

用于螺栓螺栓(用于凸缘)的最常见的材料是ASTM A193(B7,B8,B8M,B8T),ASTM A453(660级),ASTM A320(L7,L7M)和ASTM A182(双链和超级双工螺栓)。对于侵蚀性液体和环境,螺柱螺栓可涂有木聚糖,木龙和其他材料。

ASTM A193螺栓(高温)

ASTM A193规范涵盖了高温或高压服务的合金 - 钢和不锈钢螺栓螺栓材料。

ASTM A193螺栓螺栓可用于国家粗(UNC)螺纹螺栓,通常用于传统应用,这意味着有8个螺纹(“每英寸螺纹”),用于杆直径以上1英寸。B7是螺柱螺栓最常见的规格等级。

双头螺栓材料
螺纹双头螺栓

ASTM A193所涵盖的最常见的螺柱材料是:

  • ASTM A193 B5
  • ASTM A193 B6
  • ASTM A193 B7:合金钢,AISI 4140/4142淬火和回火
  • ASTM A193 B7M.
  • ASTM A193 B16
  • ASTM A193 B8:1级不锈钢,AISI 304,碳化物溶液处理。
  • ASTM A193 B8A
  • ASTM A193 B8M:1级不锈钢,AISI 316,碳化物溶液处理。
  • ASTM A193 B8MA.
  • Astm a193 b8t (ss 321)
  • ASTM A193 B8CL2:2级不锈钢,AISI 304,碳化物溶液处理,菌株硬化
  • ASTM A193 B8TCL2.
  • ASTM A193 B8MCL2:2级不锈钢,AISI 316,碳化物溶液处理,菌株硬化

ASTM A193螺栓:化学成分

物理元素 ASTM A193等级B7(AISI 4140) ASTM A193 B8(AISI 304) ASTM A193级B8M(AISI 316)
0.38 - 0.48% 最大值0.08% 最大值0.08%
0.75 - 1.00% 2.00%的马克斯 2.00%的马克斯
磷,最大 0.035% 0.045% 0.045%
硫磺,最大 0.040% 0.030% 0.030%
0.15 - 0.35% 最多1.00% 最多1.00%
0.80 - 1.10% 18.0 - 20.0% 16.0 - 18.0%
缺席 8.0 - 11.0% 10.0 - 14.0%
0.15 - 0.25% 缺席 2.00 - 3.00%

ASTM A193螺栓:机械性能

ASTM A193 大小 最小的拉伸强度,在KSI中 MIN屈服强度,在KSI中 闵伸长,% ra%min. 马克斯HBW Max HRC.
ASTM A193等级B7 到2 - 1/2 125. 105. 16. 50. 321. 35.
2-5 / 8 - 4 115. 95. 16. 50.
4-1 / 8 - 7 100. 75. 18. 50.
ASTM A193级B8级 全部 75. 30. 30. 50. 223. 35.
ASTM A193级B8M级1 全部 75. 30. 30. 50. 223. 96.
ASTM A193级B8级2 高达3/4 125. 100. 12. 35. 321. 35.
7/8 - 1 115. 80 15. 35.
1-1 / 8 - 1-1 / 4 105. 65. 20. 35.
1-3/8 - 1 - 1/2 100. 50. 28. 45.
ASTM A193级B8M级2 高达3/4 110. 95. 15. 45. 321. 35.
7/8 - 1 100. 80 20. 45.
1-1 / 8 - 1-1 / 4 95. 65. 25. 45.
1-3/8 - 1 - 1/2 90. 50. 30. 45.

选择用于螺纹螺柱和六角螺母的材料应兼容。基于该过程的工作温度选择用于螺栓固定装置的材料,如下表所示:

温度°C(°F)
螺栓螺栓材料 分钟。 最大限度。
碳素钢 -29 (-20) 300 (572)
A193 B7,地级 -73(-100) 400(752)
A193 B6 0(32) 500 (932)
A193 B8 -200 (-325) 575(1067)
A193 B16 0(32) 520(968)
A193 B17B. -29 (-20) 650 (1202)
A913 Inconel 718. 0(32) 750(1382)
A453 GR。660. -29(20) 538(1000)

螺柱螺栓也可生产具有“双重认证”,即符合ASTM的多套标准(A193 B7螺柱螺栓满足A320 L7的要求;B8和B8m双头螺栓通常也符合A193和A320)。

ASTM A453螺栓(高温)

ASTM A453规范覆盖标准660级(A, B, C, D), 651级(A和B类),662级(A和B),和665级(A和B)的螺栓材料,十类的屈服强度从50到120 KSI (345 - 827 MPa),用于高温紧固件等服务,压力容器和法兰。

ASTM A453中的螺栓材料被覆盖,锻造或热挤出的杆,以及螺栓,螺母,螺钉,垫圈,螺柱和螺栓螺栓。
材料应粘附于指定的碳,锰,磷,硫,硅,镍,铬,钼,钨,钛,孔,铝,钒,硼和铜。

根据ASTM A453材料应受到张力,应力破裂和硬度测试。材料应符合屈服强度,拉伸强度,伸长率,降低面积,布氏硬度和罗克韦尔硬度要求。

还给出了每个材料类的硬化和解决方案处理要求。ASTM A453下最常见的等级是:

  • ASTM A453 660
  • ASTM A453 660 b
  • ASTM A453 660 c
  • ASTM A453 660 d

ASTM A453化学成分

元素 ASTM A453 660级 ASTM A453年级651 ASTM A453级662 ASTM A453级665 ASTM A453年级668
% % % % %
0.08最大 0.28-0.35. 0.08最大 0.08最大 0.08最大
2.00最大 0.75-1.5 0.40-1.00 1.25 - -2.00 2.00最大
磷,最大 0.040最大 0.040最大 0.040最大 0.040最大 0.040最大
硫磺,最大 0.030最大 0.030最大 0.030最大 0.030最大 0.030最大
1.00最大 0.30-0.80. 0.40-1.00 0.1 - -0.80 1.00最大
24.0-27.0. 8.0-11.0 24.0-28.0 24.0-28.0 17.5-21.5
13.5-16.0 18.0-21.0. 12.0-15.0. 12.0-15.0. 13.5-16.0
1.00-1.50 1.00-1.75 2.0-3.50 1.25-2.25 1.50最大
钨钨 1.00-1.75
1.9 - -2.35 0.1-0.35. 1.80 - -2.10 2.70-3.30. 2.20-2.80
殖民地* 0.25-0.6
0.35最大 0.35最大 0.25最大 0.50最大
0.10-0.50 0.50最大
0.001-0.010 0.001-0.010 0.01-0.07 0.001-0.010
0.50最大 0.50最大 0.25最大

ASTM A453螺栓:机械性能

ASTM A453等级 班级 拉伸,MPA 产量,MPA 伸长。%,min. ra%,min
ASTM A453 660级 A,B,&C 895分钟 585分钟 15. 18.
D 895分钟 725分钟 15. 18.
ASTM A453年级651 一个 690分钟 485分钟 18. 35.
415分钟
B 655分钟 415分钟 18. 35.
345分钟
ASTM A453级662 一个 895分钟 585分钟 15. 18.
B 860分钟 550分钟 15. 18.
ASTM A453级665 一个 1170分钟 830分钟 12. 15.
B 1070分钟 830分钟 12. 15.
ASTM A453级665 A&B. 895分钟 858分钟 15. 18.

ASTM A453双头螺栓:热处理要求

ASTM A453. 班级 solutiona治疗 硬化治疗
660. 一个 1650 +/- 25°F [900 +/- 14°C],保持2小时,最小和液体淬火 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷
B 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,min,液急 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷
C 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,min,油淬 1425 +/- 25°F [775 +/- 14°C]保持16小时,空气凉爽,然后达到1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持16小时,气酷
D 1650 +/- 25°F[900 +/-14°C],保持2小时,min,液淬或 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C]保持16小时,空气凉爽,然后达到1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持16小时,气酷
如有必要,实现物业,第二次:1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C]保持16小时,气酷
1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,min,液急
651. 一个 热冷在1200°F [650] min,横截面积减少15%,横截面积减小,1200°F [650°C] min或4h,min
B 热冷在1200°F [650]分钟,横截面积减少15%,1350°F [730°C] min或4h,最小的应力消除退火
662. 一个 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,min,液急 1350至1400°F [730至760°C],保持20小时,炉冷却至1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持20小时,气酷
B 1950 +/- 25°F [1065 +/- 14°C],保持2小时,最小和液体淬火 1350至1400°F [730至760°C],保持20小时,炉冷却至1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持20小时,气酷
665. 一个 1800 +/- 25°F [980 +/- 14°C],保持3小时,最小和液体淬火 1350至1400°F [730至760°C],保持20小时,炉冷却至1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持20小时,气酷
B 2000 +/- 25°F [1095 +/- 14°C],保持3小时,最小和液体淬火 1350至1400°F [730至760°C],保持20小时,炉冷却至1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持20小时,气酷
668. 一个 1650 +/- 25°F [900 +/- 14°C],保持2小时,最小和液体淬火 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷
B 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,min,液急 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷

A453双头螺栓:断裂和延伸的时间

年级 班级 测试温度 压力,分钟 时间断裂 伸长
deg f [deg c] ksi. MPA. 分钟,h * 分钟%
660. A,B&C 1200 [650] 56. 385. 100. 5
651. A&B. 1200 [650] 40 275. 100. 5
662. A&B. 1200 [650] 55. 380. 100. 5
665. 一个 1200 [650] 75. 515. 100. 3.
B 1200 [650] 70 485. 100. 5

Astm a320双头螺栓(低温)

ASTM A320规范涵盖了低温应用的合金钢和不锈钢双头螺栓材料。

ASTM A320下的每种合金应符合规定的化学要求。如张力标本所代表的材料,应符合拉伸强度,产率强度,伸长率和硬度方面的特定要求。螺柱螺栓材料应符合规定的冲击能量吸收要求和目标测试温度。

根据ASTM A320规范,制造商应对材料执行至少以下机械测试:冲击测试、拉力测试和硬度测试。

下面列出了ASTM A320下最常见的双头螺栓材料(低温应用):

  • ASTM A320 L7:合金钢,AISI 4140/4142淬火和回火
  • ASTM A320 L7M.
  • ASTM A320 L43:合金钢,AISI 4340淬火和回火
  • ASTM A320 B8级:不锈钢,AISI 304,碳化物溶液处理
  • ASTM A320 B8A
  • ASTM A320 B8T.
  • ASTM A320 B8TA
  • ASTM A320 B8C.
  • ASTM A320 B8M:1级不锈钢,AISI 316,碳化物溶液处理
  • ASTM A320 B8MA.
  • ASTM A320 B8Cl2:不锈钢,AISI 304,碳化物溶液处理,菌株硬化
  • ASTM A320 B8MCL2:不锈钢,AISI 316,碳化物溶液处理,菌株硬化

ASTM A320螺栓螺栓:机械性能

ASTM A320等级 直径 拉伸,KSI,分钟 产量、KSI,分钟 夏比冲击20英尺- lbf @温度 Elong,%,min ra,%,min
ASTM A320级L7 取决于212 125. 105. -150°F 16. 50.
ASTM A320级L43 最多4个 125. 105. -150°F 16. 50.
ASTM A320级B8级1 全部 75. 30. N / A. 30. 50.
ASTM A320级B8M级1 全部 75. 30. N / A. 30. 50.
ASTM A320级B8类2 取决于3.4 125. 100. N / A. 12. 35.
78- 1 115. 80 N / A. 15. 35.
118- 114 105. 65. N / A. 20. 35.
13.8- 112 100. 50. N / A. 28. 45.
ASTM A320级B8M级2 取决于3.4 110. 95. N / A. 15. 45.
78- 1 100. 80 N / A. 20. 45.
118- 114 95. 65. N / A. 25. 45.
13.8- 112 90. 50. N / A. 30. 45.

ASTM A182双头螺栓(双头和超级双头螺栓)

双工钢螺栓

化学成分:

C m SI. P 年代 Cr N
双2205
() S31803母材
0.03
最大限度
2.0
最大限度
1.0
最大限度
0.03
最大限度
0.02
最大限度
最少:21.0
马克斯:23.0
Min:2.5
最大:3.5
最少:4.5
最大:6.5
MIN:0.08
最大:0.20
双2205
(S32205)
0.03
最大限度
2.0
最大限度
1.0
最大限度
0.03
最大限度
0.02
最大限度
最小值:22.0
马克斯:23.0
MIN:3.0
最大:3.5
最少:4.5
最大:6.5
Min:0.14
最大:0.20

机械性能:

年级 抗拉强度
ksi(min)
屈服强度
0.2% ksi(分钟)
伸长率% 硬度(HB)最大
2205 90. 65. 25. 217.

物理性质:

密度
/在3.
电气
电阻率
mW•在
热的
电导率
(BTU / HR•FT•°F)

容量
BTU / LB.•°F.
电气
电阻率
(在x 10-6)
在68°F 0.278 27.6 8.7 0.112
在212°F 26.1. 9.2 0.119 35.4
在392°F 25.4 9.8 0.127 37.4
在572°F 24.9 10.4 0.134 39.4

超级双螺栓

化学成分:

C Cr N 其他
0.02 25. 7 4 0.27 s = 0.001.

机械性能:

极限拉伸强度,ksi 16分钟。
抵消屈服强度0.2%,ksi 80分钟。
0.1%偏置屈服强度0.2%,KSI 91分钟。
伸长2英寸,% 15分钟。
硬度罗克韦尔C. 32最大。
冲击能量,ft.-lbs。 74分钟。

物理性质:

密度 lb / in.3. 0.28
弹性模量 psi x 106 29.
热膨胀系数 x10-6/°F. 7.2
68 - 212°F /°F
导热系数 BTU / H FT°F 8.7
热力容量 BTU / LB /°F 0.12
电阻率 w x 10-6 31.5

涂层螺栓

双头螺栓可以涂上涂层,以增加抗腐蚀能力。螺柱螺栓最常见的涂层类型如下:

  • 电镀镀锌
  • 电镉电镀
  • 热浸镀锌
  • 聚四氟乙烯涂料
  • 磷酸涂层
  • 化学镀镍
  • Zinc-nickel涂层
  • 铝涂层
  • 银涂层
  • 锌/镍通过电沉积
  • 达克罗处理
  • 几何

此外,Xylan和Xylar涂料还提供:

  • 1070年木聚糖
  • Xylan 1024.
  • Xylar 1

用于螺柱螺栓的木聚糖和木聚糖涂层具有多种优点:

  • 较低的摩擦与未涂层螺栓(COF低至0.02)
  • 即使在极端压力下也增加了螺栓的耐磨性。
  • Stro最苛刻的环境中的NG腐蚀和耐化学性
  • 增加对恶劣天气条件的抗性(如极端阳光,盐水暴露于化学品)
  • 工作温度范围更广(从-420°到+550°F,即-250°到285°C)。
  • 颜色编码,便于追溯
  • 柔韧性:木聚糖涂料容易又反复弯腰,不会破裂
  • 可加工性:多个木聚糖涂层可以应用于螺柱螺栓
  • 与螺栓材料的强附着力

螺栓螺栓涂层材料

螺栓螺栓和螺母选择(服务与等级)

用于螺柱螺栓的材料取决于多个因素,主要是凸缘的材料和管道设计温度:

设计
温度
法兰材料 螺栓螺栓 重型六角钢螺母
-195°至102°C ASTM A 182 GR。F304,F304L,F316,F316L,F321,F347 A320 GR。B8类2 A194 GR。8A
-101°至-47°C ASTM A 350克LF3 320 GR。L7 194克。7
-46°至-30°C ASTM A 350 Gr. LF2 320 GR。L7 194克。7
-29°至427°C ASTM A 105. A 193 Gr. B7 194克。2h
428°至537°C ASTM A 182 GR。F11,F22 193克。B16. 194克。2h
538°至648°C ASTM A182 GR。F11,F22 193克。B8类1 第8A组194章
649°- 815°C ASTM A182 Gr. F304 H, f316h 193克。B8M类1 第8A组194章

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