Flanges的螺栓(ASME B16.5)

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什么是螺柱螺栓?法兰用螺柱螺栓由一个全螺纹钢杆和两个重型六角钢螺母组成。螺柱螺栓插入法兰孔并拧紧,以密封法兰连接。法兰连接所需的螺柱螺栓的数量、长度和直径取决于法兰的类型、直径和额定值ASME法兰螺栓图表).

螺柱螺母

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。

螺栓螺栓材料

螺栓螺栓有多个直径和长度的组合,公制和帝国,以及各种来自碳钢到合金的材料,不锈钢和镍合金(常见的等级是:ASTM A193 B7,L7,B8,B8M,B16,合金20,纪念碑,哈氏合金,Inconel,17-4ph,钛等)。这些成绩在本文中讨论。

六角钢螺母的材料应匹配螺纹杆的材料(一般,螺柱材料ASTM A193与坚果材料相匹配ASTM A194)。

ASME B16.5规范涵盖ASME法兰用螺柱和螺母(所需螺柱螺栓的数量,直径和长度,即“法兰螺栓图”),按法兰直径、压力等级和表面光洁度(射频、FF环连接面).

螺柱螺栓(螺纹杆)

螺柱(螺纹杆)

螺柱是一种螺纹杆,插入配合法兰的孔中,然后通过对钢螺母施加特定的扭矩,在两端拧紧。

螺栓长度(OAL / FTF)

螺柱的长度可以测量为总长度(即,“OAL”)或“第一可用的线程到第一可用的线程”(即,“FTF”)。

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

双头螺栓的螺距和螺纹系列

螺柱的螺纹是根据规定的规格ASME B1.1.
“螺纹螺距”一词是指螺纹角度的陡度,以每英寸螺纹数为单位。

最常用的线程是具有“V-Profile”的对称线程间距类型(60度角),因为与非对称型相比,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类型。粗螺纹用于低强度材料中的螺纹,如铁,低碳钢,铜和更柔软的合金,铝等。粗螺纹也更容许不利条件,便于快速装配
  • 细螺纹系列(UNF/UNRF):UNF广泛用于精密任务和更高的抗拉强度要求(相对于粗螺纹系列)
  • 联合国8线程系列(8)是用于几种ASTM标准的选修线方法,包括A193 B7,A193 B8 / B8M和A320。该系列广泛用于从一英寸向上的直径

螺栓覆盖的ASTM A193或A320规格使用8UN为所有直径1 "和以上,这意味着这些尺寸有8螺纹每英寸。对于任何其他材料等级,买方应指定螺纹螺距,除非适用的ASTM标准给出了螺距。

螺栓螺纹间距v音高60度

双头螺栓用螺母

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。

螺柱和钢螺母完美地连接,由于他们各自的螺纹之间存在摩擦,通过轻微的拉伸螺栓,并压缩两个连接部分。

重型六角螺母

过去,钢制螺母的头是方形的。如今,六角头螺母(具有6边而不是4)已经完全取代了旧的形状,因为它们确保更快和更有效地拧在螺柱上。

石油化工应用的螺母被拧紧到a特定的扭矩使用专用扭矩扳手。钢螺母材料的机械强度应与配合螺栓的强度相匹配。

ASME B18.2.2规范覆盖了螺栓螺栓的重型钢螺母的尺寸和重量。

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,其在两侧具有螺纹(如上面的图像所示),并且需要两根重型六角形螺母被锯齿化;螺栓是一个紧固件,在一侧具有“内置”的头螺母,并且需要一个待锯齿的单个螺母。

双头螺栓螺栓
螺柱与螺栓(螺柱在左边图像上,螺栓在右边图像上)

螺栓材料

最常见的螺栓材料(用于法兰)是ASTM A193(等级B7, B8, B8M, B8T), ASTM A453(等级660),ASTM A320(等级L7, L7M),和ASTM A182(双工和超双工螺栓)。对于腐蚀性流体和环境,螺栓可以涂上木聚糖、木聚糖和其他材料。

Astm a193螺柱螺栓(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。

螺栓材料
螺纹螺栓

ASTM A193涵盖的最常见的螺栓材料有:

  • 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转椅
  • 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,硬质合金固溶处理,应变硬化
  • ASTM A193 B8TCL2.
  • ASTM A193 B8Mcl2:2级不锈钢,AISI 316,碳化物固溶处理,应变硬化

ASTM A193螺栓:化学成分

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

ASTM A193螺栓:机械性能

ASTM A193 尺寸 最小的拉伸强度,在KSI中 MIN屈服强度,在KSI中 最小伸长率,以%表示 ra%min. 最大HBW. Max HRC.
ASTM A193 B7级 高达2-1 / 2 125 105 16 50 321 35
2-5/8 - 4 115 95. 16 50
4-1 / 8 - 7 One hundred. 75. 18 50
ASTM A193级B8级1 所有 75. 30. 30. 50 223 35
ASTM A193等级B8M 1级 所有 75. 30. 30. 50 223 96.
ASTM A193级B8级2 到3/4 125 One hundred. 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 One hundred. 50 28 45
ASTM A193等级B8M等级2 到3/4 110 95. 15 45 321 35
7/8 - 1 One hundred. 80 20. 45
1-1 / 8 - 1-1 / 4 95. 65 25 45
1-3 / 8 - 1-1 / 2 90. 50 30. 45

螺纹螺柱和六角螺母的材料选择应该兼容。螺栓套的材料应根据工艺的工作温度进行选择,如下表所示:

温度°C(°F)
柱螺栓材料 闵。 最大限度。
碳素钢 -29(-20) 300(572)
A193 B7,L7 -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)

螺栓螺栓也可以使用“双重认证”,即它们符合多组ASTM标准(A193 B7螺栓可以满足A320 L7的要求; B8和B8M螺栓螺栓也通常符合A193和A320)。

ASTM A453螺栓(高温)

ASTM A453规范涵盖660级(A,B,C和D),651年级(A和B),662年级(A和B类)和螺栓的等级(A和B类)的标准材料,10类屈服强度范围为50至120 ksi [345至827MPa],用于高温服务,如紧固件,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。
材料应符合规定的碳、锰、磷、硫、硅、镍、铬、钼、钨、钛、铌、铝、钒、硼、铜的含量。

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。

还给出了每种材料的硬化和固溶处理要求。ASTM A453下最常见的等级是:

  • ASTM A453 660A
  • ASTM A453 660B.
  • ASTM A453 660C
  • ASTM A453 660D

ASTM A453化学成分

元素 ASTM A453 660级 ASTM A453 651级 ASTM A453 662级 ASTM A453 665级 ASTM A453 668级
0.08马克思 0.28 - -0.35 0.08马克思 0.08马克思 0.08马克思
2.00最大 0.75 - -1.5 0.40-1.00 1.25-2.00 2.00最大
磷,马克斯 0.040最大 0.040最大 0.040最大 0.040最大 0.040最大
硫磺,马克斯 0.030马克思 0.030马克思 0.030马克思 0.030马克思 0.030马克思
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马克思
...... 1.00-1.75 ...... ...... ......
1.9-2.35 0.1 - -0.35 1.80-2.10 2.70-3.30 2.20-2.80
钶* ...... 0.25 - -0.6 ...... ...... ......
0.35最大 0.35最大 0.25马克思 0.50马克思
0.10-0.50 ...... ...... 0.50马克思
0.001 - -0.010 0.001 - -0.010 0.01 - -0.07 0.001 - -0.010
0.50马克思 0.50马克思 0.25马克思 ......

ASTM A453螺栓:机械性能

ASTM A453等级 拉伸,Mpa 产量、Mpa 艺龙。%,分钟 RA %,分钟
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 651级 一种 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 662级 一种 895分钟 585分钟 15 18
B. 860分钟 550分钟 15 18
ASTM A453 665级 一种 1170分钟 830分钟 12 15
B. 1070分钟 830分钟 12 15
ASTM A453 665级 A和B 895分钟 858分钟 15 18

ASTM A453螺栓:热处理要求

ASTM A453. Solutiona治疗 硬化处理
660 一种 1650 +/- 25°F[900 +/-14°C],保持2小时,最小值和液体淬火 1325 +/- 25°F[720 +/- 14°C
B. 1800 +/- 25°F [980 +/- 14°C],保持1小时,最小和液体淬火 1325 +/- 25°F[720 +/- 14°C
C 1800 +/- 25°F [980 +/- 14°C],保持1小时,最小和油淬火 1425 +/- 25°F[775 +/- 14°C]保持16h,风冷,然后1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持16h,风冷
D. 1650 +/- 25°F [900 +/- 14°C],保持2小时,最小和液体淬火或 1325 +/- 25°F[720 +/- 14°C]保持16h,风冷接着1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持16h,风冷
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,最小和液体淬火
651 一种 在1200°F[650°C] min或4h下进行应力消除退火,在1200°F[650°C] min或4h下进行应力消除退火
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 一种 1800 +/- 25°F [980 +/- 14°C],保持1小时,最小和液体淬火 1350至1400°F[730至760°C],保持20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
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20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
665 一种 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20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
B. 2000 +/- 25°F[1095 +/-14°C],保持3h,最小值和液体淬火 1350至1400°F[730至760°C],保持20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
668 一种 1650 +/- 25°F[900 +/-14°C],保持2小时,最小值和液体淬火 1325 +/- 25°F[720 +/- 14°C
B. 1800 +/- 25°F [980 +/- 14°C],保持1小时,最小和液体淬火 1325 +/- 25°F[720 +/- 14°C

A453螺栓螺栓:时间破裂和伸长

年级 测试温度 压力、最小值 是时候破裂了 伸长
Deg F [C] ksi. MPA. 分钟,H * 最小值%
660 A,B&C 1200 [650] 56 385 One hundred. 5.
651 A和B 1200 [650] 40 275 One hundred. 5.
662 A和B 1200 [650] 55 380 One hundred. 5.
665 一种 1200 [650] 75. 515 One hundred. 3.
B. 1200 [650] 70 485 One hundred. 5.

ASTM A320螺栓(低温)

ASTM A320规范涵盖了低温服务的合金钢和不锈钢螺栓螺栓材料。

ASTM A320下的每种合金应符合规定的化学要求。材料,如拉伸试样,应符合特定的要求,在抗拉强度,屈服强度,伸长率,和硬度。螺栓材料应满足规定的冲击能量吸收要求和目标试验温度。

根据ASTM A320规范,制造商应至少在材料上执行以下机械测试:冲击试验,张力试验和硬度测试。

下面列出了ASTM A320下的最常见的螺柱螺栓材料(低温服务):

  • 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,应变硬化
  • ASTM A320 B8Mcl2:不锈钢,AISI 316,碳化物溶液处理,应变硬化

ASTM A320螺柱螺栓:机械性能

ASTM A320年级 直径 拉伸,ksi,min 产量,ksi,min Charpy Impact 20-FT-LBF @ TEMP 艺龙,%,分钟 ra,%,min
ASTM A320级L7 取决于21/2 125 105 -150°F 16 50
ASTM A320等级L43 最多4个 125 105 -150°F 16 50
ASTM A320 B8等级1级 所有 75. 30. N/A 30. 50
ASTM A320 Grade B8M Class 1 所有 75. 30. N/A 30. 50
ASTM A320 B8等级2级 取决于3./4. 125 One hundred. N/A 12 35
7./8.- 1 115 80 N/A 15 35
11/8.- 11/4. 105 65 N/A 20. 35
13./8.- 11/2 One hundred. 50 N/A 28 45
ASTM A320等级B8M等级2 取决于3./4. 110 95. N/A 15 45
7./8.- 1 One hundred. 80 N/A 20. 45
11/8.- 11/4. 95. 65 N/A 25 45
13./8.- 11/2 90. 50 N/A 30. 45

ASTM A182螺栓(双工和超级双工)

双工钢螺栓

化学成分:

C 如果 P. S. CR. N
双工2205.
(S31803)
0.03
马克斯
2.0
马克斯
1.0
马克斯
0.03
马克斯
0.02
马克斯
最小值:21.0
最大:23.0
最小值:2.5
最大:3.5
最小值:4.5
马克斯:6.5
最小值:0.08
马克斯:0.20
双工2205.
(S32205)
0.03
马克斯
2.0
马克斯
1.0
马克斯
0.03
马克斯
0.02
马克斯
MIN:22.0
最大:23.0
最小值:3.0
最大:3.5
最小值:4.5
马克斯:6.5
最小值:0.14
马克斯:0.20

机械性能:

年级 抗拉强度
ksi(分钟)
屈服强度
0.2%ksi(min)
延伸率% 硬度(HB)马克斯
2205. 90. 65 25 217

物理性质:

密度
m/3.
电气
电阻率
MW•in.

导电率
(BTU / hr•米•°F)

容量
英热单位/磅m•°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

超级双工螺栓

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。
0.2%偏置屈服强度0.2%,KSI 80分钟。
0.1%偏移屈服强度0.2%,ksi 91分钟。
伸长2英寸,% 15分钟。
硬度罗克韦尔C. 32马克斯。
冲击能量,FT.-LBS。 74分钟。

物理性质:

密度 磅/3. 0.28
弹性模量 PSI X 10.6. 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
热容 英热单位/磅/°F 0.12
电阻率 w-in x 10-6 31.5

涂层柱螺栓

螺栓螺栓可以涂覆以增加耐腐蚀性。下面列出了螺栓螺栓最常见的涂层类型:

  • 电镀镀锌
  • 电镀镉
  • 热浸镀锌
  • PTFE涂层
  • 磷化膜
  • 化学镀镍
  • 锌镍涂层
  • 铝涂层
  • 镀银层
  • 通过电沉积锌/镍
  • dacromet.
  • 几何

此外,还可提供XYLAN和Xylar涂层:

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

木质和木质涂层用于螺栓螺栓有多种优点:

  • 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。
  • 争吵最苛刻的环境中的NG腐蚀和耐化学性
  • 增强对不利天气条件的抵抗力(如极端阳光照射、海水暴露于化学物质)
  • 温度方面更宽的工作范围(从-420°至+ 550°F,即-250°至285°C)。
  • 颜色编码以更容易的可追溯性
  • 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
  • 对螺栓材料的强烈粘附

螺柱螺栓涂层材料

螺柱螺栓和螺母的选择(适用范围和等级)

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 双头螺栓 重六角钢螺母
-195°- 102°C ASTM A 182 Gr. F304, F304L, F316, F316L, F321, F347 A320 GR。B8类2. A194 GR。8A
-101°- -47°C ASTM A 350 GR。LF3. 320 GR。L7 A 194 Gr. 7
-46°- -30°C ASTM A 350 GR。LF2. 320 GR。L7 A 194 Gr. 7
-29°- 427°C ASTM 105 193克。B7. 194克。2h
428°至537°C ASTM A 182 Gr. F11, F22 193克。B16. 194克。2h
538°- 648°C ASTM A182 Gr. F11, F22 A 193 Gr. B8 Class 1 194克。8A
649°至815°C ASTM A182 GR。F304 H,F316 H. A 193 Gr. B8M Class 1 194克。8A

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