法兰螺栓拉力扭矩计算

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主要螺栓力矩计算公式

主要螺栓力矩计算公式螺栓是机械设备中常见的连接元件，其承受着连接件之间的拉伸力和剪切力。

在工程设计中，螺栓的力矩计算是非常重要的一环，它直接影响到连接件的安全性和可靠性。

本文将介绍主要螺栓力矩计算公式及其应用。

一、螺栓力矩的定义。

螺栓力矩是指螺栓连接时所受的扭矩，它是由于螺栓受到的拉力而产生的。

在螺栓连接中，力矩的大小直接影响到螺栓的紧固效果和连接件的安全性。

因此，正确计算螺栓力矩是非常重要的。

二、螺栓力矩的计算公式。

1. 拉力法。

根据拉力法，螺栓的力矩可以通过螺栓受力的拉力和力臂的乘积来计算。

其公式为：M = F r。

其中，M为螺栓的力矩，单位为牛顿米（N·m）；F为螺栓受力的拉力，单位为牛顿（N）；r为力臂，单位为米（m）。

2. 弹性法。

根据弹性法，螺栓的力矩可以通过螺栓受力的拉力和螺栓的弹性模量来计算。

其公式为：M = F L / K。

其中，M为螺栓的力矩，单位为牛顿米（N·m）；F为螺栓受力的拉力，单位为牛顿（N）；L为螺栓的长度，单位为米（m）；K为螺栓的弹性模量，单位为牛顿/米（N/m）。

三、螺栓力矩计算的应用。

螺栓力矩的计算在工程设计中具有广泛的应用。

首先，它可以用于确定螺栓的紧固力，从而保证连接件之间的紧密连接。

其次，它可以用于确定螺栓的尺寸和材料，从而满足连接件的强度和刚度要求。

此外，螺栓力矩的计算还可以用于评估连接件的安全性和可靠性，从而保证设备的正常运行。

四、螺栓力矩计算的注意事项。

在进行螺栓力矩计算时，需要注意以下几点。

首先，要充分考虑螺栓受力的复杂性，包括拉力和剪切力的作用。

其次，要充分考虑螺栓的预紧力和松动力的影响，从而准确计算螺栓的力矩。

此外，要充分考虑螺栓的疲劳和蠕变特性，从而保证螺栓连接的可靠性和安全性。

总之，螺栓力矩计算是工程设计中非常重要的一环，它直接关系到连接件的安全性和可靠性。

通过合理的力矩计算，可以保证螺栓连接的紧固效果，满足连接件的强度和刚度要求，保证设备的正常运行。

法兰螺栓计算范文

法兰螺栓计算范文法兰螺栓是一种常用的连接元素，广泛应用于工程领域。

在进行法兰螺栓计算时，需要考虑螺栓的强度和刚度等因素。

下面就法兰螺栓计算的相关内容详细介绍。

一、法兰螺栓的应力分析法兰螺栓在使用过程中主要受到两种应力的作用：轴向拉应力和剪应力。

轴向拉应力是指螺栓在工作状态下所受到的轴向拉力，而剪应力是指螺栓所受到的切应力。

1.轴向拉应力轴向拉应力是法兰螺栓最为重要的应力分量，它直接关系到螺栓的强度。

轴向拉应力主要通过适当的预紧力来产生，预紧力的大小决定了轴向拉应力的大小。

法兰螺栓的轴向拉应力计算公式如下：σ=(Fp×K)/(A×n)其中，σ表示轴向拉应力，Fp表示预紧力，K为螺栓的系数（取值为0.2~0.3之间），A表示螺栓的横截面积，n表示法兰螺栓的数量。

2.剪应力剪应力主要通过法兰螺栓在工作过程中所承受的转矩产生。

剪应力的大小对于螺栓的选择和计算也具有重要的影响。

法兰螺栓的剪应力计算公式如下：τ=M/(D×A×n)其中，τ表示剪应力，M表示转矩，D表示螺栓的直径，A表示螺栓的截面积，n表示法兰螺栓的数量。

二、法兰螺栓的强度分析法兰螺栓的强度分析主要取决于材料的强度和其几何形状。

通常情况下，法兰螺栓的材料是根据工作条件和要求进行选择的。

1.材料选择法兰螺栓的材料应具有足够的强度和韧性，常见的材料有碳钢、不锈钢和合金钢等。

在选择材料时需要考虑螺栓所承受的工作条件，如有无腐蚀、高温或低温等。

2.螺栓头的设计螺栓头是法兰螺栓的主要部分，其设计可以影响螺栓的强度和刚度等性能。

常见的螺栓头形式有正六角头、外六角头、内六角头和平头等。

3.螺纹的设计螺纹是螺栓的重要组成部分，其设计应满足螺栓的连接要求。

通常情况下，法兰螺栓采用螺纹连接，常见的螺纹形式有普通螺纹和大六角螺纹等。

三、法兰螺栓的计算步骤进行法兰螺栓计算时需要经过以下步骤：1.确定预紧力根据工程要求和实际情况确定法兰螺栓的预紧力，预紧力会直接影响螺栓的轴向拉应力。

法兰螺栓紧固力矩

径。
d) 确定操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力，其数值按正式计算：
F
=
π 4
DGG2 P
(2.0.1-1)
式中 F-操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力,N;
P-设计压力 ,MPa。
e) 确定操作状态下需要的最小垫片压紧力，其数值按下式计算：
FP=2π DGbmP 式中 FP-操作状态下需要的最小垫片压紧力 ,N;
(2.0.1-6)
[σ ]tb -设计温度下螺栓材料的许用应力， MPa；螺栓材料的许用应力数值可参照
GB150-89第 2章的表 2-7。
3) 需要的螺栓总面积Am取Aa与AP之间的最大值。
4) 确定预紧状态下的螺栓设计总荷载，其数值按正式计算：
N
N
2
2
ω +δ1 2
⎜⎛ ω + N 最大⎟⎞
⎝4
⎠
ω +δ1 2
⎜⎛ ω + N 最大⎟⎞
⎝4
⎠
ω +N 4
N 4
3N 8
N 4
ω 8
ω + 3N 8
3N 8
7N 16
3N 8
垫片有效密封宽度 b按以下规定计算 :
c) 径。
当b0≤6.4mm时，b= b0,mm
当 b0>6.4mm时， b=2.53 b0 ,mm。
目
次
1 总则
2 法兰螺栓紧固力矩的计算方法
3 法兰螺栓紧固力矩的计算实例
4 常用的法兰螺栓紧固力矩
1 总则
1.0.1 本标准规定了法兰螺栓紧固力矩的计算方法。法兰螺栓紧固力矩是指为避免操作状态下法兰泄漏，在法兰安装时扭紧螺栓所需的扭力矩。该扭力矩在避免法兰泄漏的同时, 不致造成垫片损坏、法兰永久变形和螺栓屈服。 1.0.2 本标准适用于设计压力不大于35MPa、钢材的使用温度在允许范围之内的情况。 1.0.3 本标准考虑了流体静压力及垫片压紧力的作用，未考虑外力、外力矩的作用。 1.0.4 引用标准

中法兰螺栓强度计算

中法兰螺栓强度计算
螺栓的强度计算一般包括以下几个步骤：
1.确定螺栓材料的强度指标：螺栓的强度指标是指螺栓材料允许承受
的最大应力。

螺栓的强度指标一般根据材料的抗拉强度和屈服强度来确定。

2.确定螺栓的级别：螺栓的级别是指螺栓的强度等级。

螺栓的级别一
般根据螺纹的类型、直径、材料等来确定。

常见的螺栓级别有 4.6、8.8、10.9等。

3.计算螺栓的扭矩：螺栓的扭矩是施加在螺栓上的力矩，通常用
N·m（牛顿米）为单位。

螺栓的扭矩一般通过实际的安装操作或者使用扭
矩扳手进行测量。

4.计算螺栓的拉力：螺栓的拉力是螺栓扭矩产生的力。

根据材料力学
性能以及螺纹间距来计算。

螺栓的拉力直接关系到螺栓与连接件之间的摩
擦力，进而影响连接的可靠性。

5.检查螺栓的强度：根据螺栓的级别、扭矩、拉力以及连接件的工作
条件，来判断螺栓是否满足强度要求。

一般情况下，螺栓的拉力不能超过
其抗拉强度的90%，以确保连接的可靠性。

以上是一般的中法兰螺栓强度计算的基本步骤。

需要注意的是，计算
螺栓的强度还需要考虑一些其他因素，如摩擦系数、松动因素、腐蚀因素等。

因此，在实际应用中，建议根据具体的工作情况及要求来进行螺栓强
度计算。

SESA 0301-2001 管道法兰螺栓紧固力矩

附录 B。
SESA 0301-2001 附录 A 法兰螺栓紧固力矩的计算实例
第 8 页共 18 页
A1 计算实例一
A1.1 已知数据
A1.1.1 法兰等级 PN42.0 MPa，公称直径 DN200，设计温度 450 ℃，螺栓材料
25Cr2MoVA。
A1.1.2 垫片为圆环垫，垫片材料为 TP316，垫片宽度ω为 22.224 mm；垫片接触
2 计算方法
SESA 0301-2001
第 2 页共 18 页
2.1 一般要求
2.1.1 本标准考虑了流体静压力及垫片压紧力的作用，未考虑外力、外力矩的作用。
2.1.2 法兰螺栓紧固力矩是指为避免操作状态下法兰泄漏，在法兰安装时扭紧螺栓所
需的扭力矩。该扭力矩在避免法兰泄漏的同时, 不致造成垫片损坏、法兰永久变形和
F＝
π 4
×
DG2
×
P
＝ 3.14 ×279.42×20 4
＝1.2262×106 （N）
A1.2.5 计算操作状态下需要的最小垫片压紧力 FP：由表 2.2.5 可知，不锈钢圆环垫的垫片系数 m 为 6.5；由式（2.2.5）中计算得到
操作状态下需要的最小垫片压紧力 FP： FP＝2π×DG×b×m×P ＝2×3.14×279.4×2.778×6.5×20
由表 2.2.5 可知，不锈钢圆环垫的垫片比压力 y 为 179.3；由式（2.2.7）计算预
紧状态下需要的最小螺栓总荷载 Wa 为：
Wa＝π×DG×b×y
＝3.14×279.4×2.778×179.3
＝4.372×105 （N）
A1.2.8 计算预紧状态下的螺栓设计总荷载 Wy：
a) 按式（2.2.8-1）计算预紧状态下需要的最小螺栓总面积 Aa：

浅谈石油化工管道法兰安装管理及螺栓扭矩计算

228随着石油工业的迅速发展，石油化工厂站建设中可拆卸式设计广泛应用，大量使用螺栓连接应用到工程建设中。

在传统的工艺法兰紧固中，由于没有理论的螺栓紧固力矩，作业人员随意紧固，致使法兰变形、垫片损坏、螺栓滑丝，以及密封压力不够造成泄露等。

法兰紧固扭矩值的选择和紧固方式成为石油化工管道法兰安装质量的关键环节。

1 法兰装配检查使用适当的刮板或钢丝轮/钢丝刷清洁法兰表面，对法兰进行检验和检查，视觉上有无翘曲和损坏，法兰密封面没有机器损伤、径向刀痕、划痕、腐蚀产物、点蚀、刮痕等。

轻微损伤（如划痕、凹坑等）不得延伸整个垫片定位面积径向宽度的50％以上。

检查垫片是否与法兰匹配，垫片密封元件是否有损伤、松散等。

检查螺栓规格型号是否与法兰匹配，选择合适的螺栓润滑脂，并润滑螺柱两端以及螺母和轴承表面之间的螺纹。

2 法兰组装进行管道法兰对中检查，检查法兰的同心度、平行度、法兰面间距以及螺栓孔位置，确保紧固过程能使法兰密封面最大程度地接触，让法兰垫片各个部分所承受载荷尽可能均匀，减少螺母和法兰之间的摩擦力。

3 常用螺栓扭矩值计算方法目前国内石油天然气行业工艺管道施工标准中没有法兰紧固力矩的计算方法，螺栓扭矩值计算主要参考了GB50205、GB150中的计算方法。

其主要计算公式如下：Tc=K·P c ·d（1）式中：Tc为终拧扭矩值，Nm；P c 为施工预拉力值标准值，KN；d为螺栓公称直径，mm；K为扭矩系数。

（2）式中：T为螺栓所需紧固力矩，Nm；K为扭矩系数；W为螺栓设计总荷载，N；d为螺栓公称直径，mm；n为螺栓数量。

其中，W根据GB150.3第7节进行计算。

1）操作状态下螺栓设计总荷载：W=0.785D G 2P c +6.28D G bmP c ；2）预紧力状态下螺栓设计总荷载：式中：D G 为垫片压紧力作用中心圆直径，mm；P c 为设计压力，MPa；b为垫片有效密封宽度，mm；m为垫片系数；p为垫片有效密封宽度，mm；A m 为需要的螺栓总面积，mm 2（取在预紧力状态和操作状态下需要的最小螺栓总面积的最大值）；A b 为实际螺栓总面积，mm 2（式中须A b ≥A m ）；[σ]b 为常温下螺栓材料许用应力，MPa。

法兰连接螺栓载荷及安装需用扭矩计算

19249.55503
法兰的设计螺栓载荷W (N) 螺栓安装需用扭矩计算-方法1
6820540.636
螺母系数K
0.2
单个螺栓设计载荷F (N) 需用扭矩T (N.m) 螺栓安装需用扭矩计算-方法2 螺母或螺栓头部支承面的平均直径dn (mm) 螺纹中径d2 (mm) 螺母或螺栓头部与法兰或垫片之间的摩擦系数fn 螺母和螺纹之间的摩擦系数f2 螺纹的半角α (°) 螺纹的导角的正切值tanλ 导程L (mm) 需用扭矩T (N.m)
选择螺栓尺寸
螺纹根部直径处或无螺纹部分最小直径处横截面积，可查相关手册或按等于0.7854*(D-0.9743PB)^2
参见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2，除了图2-4 sketch(1)的注释外，当b0小于等于6mm时，G等于垫片接触面平均直径；当b0大于 6mm时，G等于垫片接触面外径-2b
见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2
见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2 如果b0小于等于6，则等于b0，如果b0大于6，等于2.5*b0^0.5 参考ASME VIII-1， TABLE 2-5.2 见ASME VIII-1， TABLE 2-5.1 [2-5（c) note1] 见ASME VIII-1， TABLE 2-5.1 [2-5（c) note1] 0.785G2P 2b*3.14GmP H+HP 3.14Gby Wm1/Sb Wm2/Sa Max（Am1，Am2） Wm1 （Am+Ab）*Sa/2
341027.0318 2598.625982
49.215 36.0378375 0.16 0.16 30 0.028043688 3.175 2657.118769

法兰管理扭矩计算 flange management torque

法兰尺寸 1/2” 3/4” 1” 1-1/2” 2” 3” 4” 6” 8” 14” 16” 24” 螺栓尺寸
3/4" 3/4" 7/8" 1" 7/8" 7/8" 1-1/8" 1-1/8" 1-3/8" 1-1/2" 1-5/8" 2-1/2"
工艺法兰螺栓的扭矩(Nm)
106.1 106.1 183.57 273.86 202.29 230.59 430.95 461.57 820.71 1129.49 1449.5 4870.67
法兰尺寸 1/2” 3/4” 1” 1-1/2” 2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 24” 螺栓尺寸 1/2" 5/8" 5/8" 3/4" 5/8" 3/4" 3/4" 3/4" 7/8" 1" 1-1/8" 1-1/8" 1-1/4" 1-1/2" 工艺法兰螺栓的扭矩(Nm) 38.91 59.6 65.11 129.49 66.54 131.09 147.35 150.72 253.77 320.13 450.2 437.13 593.41 1055.25 有效压力（磅）
有效压力（磅）
9.97 9.97 17.26 25.74 19.02 21.68 40.51 43.39 77.15 106.17 136.25 457.84
备注
41mm 36mm
46mm
表5：:1500# 凹槽法兰, A105N/A350 LF6, RTJ, WN 螺栓材质Bolt Material: A193 B7M 钢环八角垫片:1500#, RTJ, TYPE(SOFT IRON/ TYPE316)

法兰螺栓拧紧力矩国家标准

法兰螺栓拧紧力矩国家标准
1. 背景介绍
法兰螺栓是连接管道、设备或阀门的重要组成部分，其拧紧力矩的准确控制对于保证设备安全运行至关重要。

为了规范法兰螺栓的拧紧力矩要求，国家对于法兰螺栓拧紧力矩制定了相关的标准。

2. 国家标准内容
2.1 标准编号
国家对于法兰螺栓拧紧力矩的标准编号为GB/T 5782-2000。

2.2 标准范围
该标准适用于一般工程螺栓，但不包括大直径法兰螺栓以及高强度螺纹连接。

2.3 拧紧力矩的等级
标准中规定了不同等级的法兰螺栓对应的拧紧力矩范围，分为4.8、6.8、8.8、10.9、12.9五个等级。

2.4 拧紧力矩的计算方法
标准中详细描述了如何根据法兰材料和螺纹直径来计算法兰螺栓的拧紧力矩，以保证螺栓的安全性。

3. 标准的重要性
3.1 安全性保障
准确控制法兰螺栓的拧紧力矩，可以有效避免由于松动或过紧导致的泄漏、设备损坏等安全事故。

3.2 设备稳定性
合理的拧紧力矩可以确保法兰螺栓与设备之间的连接紧固，提高设备整体的稳定性，延长设备的使用寿命。

4. 合格证书要求
根据国家标准，法兰螺栓生产厂家需要对每批产品提供符合标准要求的拧紧力矩测试数据，并颁发相应的合格证书。

5. 结论
国家对法兰螺栓拧紧力矩的制定标准是为了确保工程安全运行和设备稳定性的需要。

遵守国家标准，严格控制法兰螺栓的拧紧力矩，是企业生产和使用过程中必须严格执行的规范，对于维护设备安全运行至关重要。

以上内容是关于法兰螺栓拧紧力矩国家标准的介绍，希望可以为相关从业人员提供一定的参考。

法兰连接中螺栓拧紧力矩的计算

Fa 3.14 DG by
p 由图 1 可知： 1 （6 ）式中： Eb— 螺栓材料在操作温度下的弹性模量（ Mpa ） ;Eg— 垫片材料在操作温度下的弹性模量（ Mpa ） ;Ef— 法兰材料在操作温度下的弹性模量（Mpa）;Ab— 螺栓总截面积（mm2）;Ag— 垫片实际接触面积（mm2 ）;Lb— 螺栓计算长度（ mm）;Tg— 垫片计算厚度（mm）;T — 连接件的总厚度（mm）。上述分析是基于法兰已建立预密封条件的基础上，即垫片在预紧力的作用下已发生变形将法兰面微小不平整处予以填没。所以螺栓的预紧力尚需满足式（1）的要求，因此螺栓的最小预紧力应为 Q1 与 Fa 中的大值。
M KF ' d / n （8）式中：M — 螺母预紧扭矩（Nmm）;K — 拧紧力矩系数，一般取 K=0.2;F’ — 螺栓预紧力（N）;d — 螺纹公称直径（mm）;n — 螺栓个数;由上述分析可知为了保证密封和连接结构不被过量拧紧，要求螺栓的预紧力最小、最大值分别为：F’min=Max(Q1、Fa)，F’max=Min(W、4Fa) ；代入（8）式中则可以求得螺栓预紧扭矩的最大与最小值，实际扭矩应在最大与最小值之间选取。参考文献 [1]李世玉．压力容器设计工程师培训教程 [M] ．新华出版社，2005 [2]GB150.1～150.4－2011 压力容器[S] ． [3]桑茹苞．《规定》中法兰设计的几个问题的浅见[J] ．炼油设备设计，1984.1 [4]桑茹苞．《规定》中法兰设计的几个问题 [J] ．压力容器，1986.1
李春芳郑英杰法孚低温设备有限公司，江苏太仓 215400

压力容器法兰联接拧紧螺栓力矩的计算

b—法兰的计算宽度 mm y—初始密封比压 MPa m—法兰垫子系数 p—介质工作压力 MPa 2 最终预紧力的确定设备在操作条件下，螺栓要受到两个力的作用即：介质压力： P=
1 π D2mP 4
N
工作时法兰垫子压紧力：F2=2π Dmbmp N 故在在正常操作时螺栓所受的压力为：F=P+ F2 这时要和前面计算的预紧力 F1 进行比较取最大者作为最终预紧力 F。 2 拧紧螺栓力矩计算螺栓在拧紧的过程中，要克服两方面的力矩，即：螺栓和螺母螺纹之间的力矩 M1 螺母和法兰或垫片之间的摩擦力矩 M2 拧紧螺栓的预紧力矩 M 至少为： M=M1+M2 钢制普通粗牙螺纹 M10～68mm 其经验公式为： M=0.2dF （3—5）每条螺栓的预紧力钜为：M/n M —预紧力钜， d —螺纹大直径 mm n —螺栓个数 3 螺栓强度的核算法兰垫子预紧力和预紧力钜确定以后，要核算螺栓强度，避免因力矩过答大造成螺栓损坏。应力计算及强度条件如下： F=
在实际工作中，有相当一部份垫子都是自己制作，没有试验条件无法取得 m、y。只能参照同种材料的垫子选取 m、y，进行计算预紧力和预紧力力矩。当压力容器工作时，随着介质压力、温度的变化。密封各部件发生热变形，特别是螺栓热膨胀伸长，使得螺栓松弛。法兰垫子应力降低，当剩余应力小于工作密封比压σ t，这时密封失效发生泄漏。只有当垫子剩余应力不小于工作密封应力时，垫子发生回弹自动密封，才能保证密封有效。为了确保工作密封比压，当介质温度达到工艺操作温度时，有必要对螺栓进行拧紧检查，保证垫子应力不小于工作密封应力。同时要记录力矩数据，把核定的力矩作为以后检修的预紧力矩。五结束语通过上述对压力容器法兰联接螺栓预紧力矩的分析计算及校正，在实际检修中分多次对角拧紧法兰螺栓，最终达到调整的力矩。更重要的是通过使用力矩扳手来控制力矩，使法兰上的每个螺栓拧紧力矩相同，法兰垫子受力均匀。通过这种方法，经过实践总结，把拧紧螺栓力矩，补充到检修规程中，在检修中更具针对性。使之成为检修标准。这也是压力容器（特别是换热器）检修规程所要求的内容。参考文献:化工机械设计基础，高等教育出版社。机械设计基础，高等教育出版社。作者联系地址：宁夏炼化公司机修车间

中法兰螺栓强度计算(扭矩)

设计给定
《实用阀门设计手册》（第二版）表3-24
ηQDJ 按固定法兰取 0.2 DDP BN qYJ K DP
《实用阀门设计手册》（第二版）表3-24
N N MPa MPa mm2 个 mm2 mm MPa
740646.18 0.2 304708.97 31 1 107.54 44042.59 28 1572.95 44.752 130 合格
FL Z F1 dL [σ L]
按圆形取 1 QL/FL ZF1 设计给定 (π /4)*dL2 设计给定
ASME 压力容器第II篇 D卷
d k
设计给定设计给定
mm
48.00 0.13
26 27 28
螺栓紧固力矩加长杆长度螺栓紧固力
T F
Nm m N
1055.54 1.00 1055.54
1136.81 1.00 1136.81
1315.00 1.00 1315.00
式中符号
公式 QDJ+QDF+QDT QYJ 取Q'和Q"中较大值 π *DDP2*P 设计给定设计给定 2DDP BN mDP P
N ㎜㎜
计算数据 4736397.67 304708.97 4736397.67 3703230.88 975 4.96 292520.62 3.20899517 33 3
L
Z944Y300LbR1-34" 计算数据 6218434.44 380177.18 6218434.44 4877886.95 1119 4.96 364970.10 3.488545542 39 3 975577.39 0.2 380177.18 31 1 141.93 43812.14 32 1369.13 41.752 130 不合格 45.00 0.13

螺栓拧紧力矩标准及计算详解

螺栓拧紧力矩标准及计算详解
螺栓拧紧力矩是选定螺栓类型、式样的重要依据。

对于标准的螺栓，有固定的螺栓拧紧力矩范围的，可以根据此范围来选定螺栓。

一般来说，螺钉的抗拉、抗剪强度是一定的，实际使用时应根据具体连接应力推算拧紧力，然后选择合适规格的螺钉螺栓。

螺栓拧紧力矩计算
T=KFd
T:拧紧螺母的力矩
K:扭矩系数(近似取0.2)
F:预紧力
d:螺栓大径
备注：一般联接用钢制螺栓联接推荐按下列关系确定
碳素钢：F<=(0.6～0.7) Os A1
合金钢：F<=(0.5～0.6) Os A1
Os：螺栓材料的屈服极限
A1：螺栓危险剖面面积。

法兰连接中螺栓拧紧力矩的计算

4 预紧力矩的计算
对于螺栓连接，其拧紧力矩 M 由三部分组成，第一部分由升角产生，用于产生预紧力使螺栓伸长，第二部分为螺纹副摩擦，第三部分为支撑面摩擦 [5]。每个螺栓的拧紧力矩可按式（8）计算：
图 1 螺栓-垫片（法兰）受力变形图
螺栓、垫片（法兰）在预紧力作用下其应力与应变符合虎克定律，即直线关系，Q1 为螺栓所需要的最小预紧力。在 Q1 作用下螺栓伸长量为 δb，垫片（法兰）压缩量为 δf 此时螺栓与垫片载荷相等。升压后，螺栓载荷增加，而垫片（法兰）的变形量减少，即螺栓沿 OA 延伸到 B 点，垫片沿 AE 下降到 G 点。B 点的最小值则为 Wp，而 G 点所对应的值则是操作状态下需要的最小垫片压紧力 Fp。由此可知对螺栓施加预紧载荷 Q1 则可保证在升压后法兰不会发生泄漏，即保证升压后螺栓的载荷能保持为 Wp。只要求出 ΔF 则可以求出所需的预紧力 Q1。由图 1 可看到在内压 F 作用下，螺栓的继续伸长量为 Δδb’，垫片压缩量所减少的部分为 Δδf’，由变形协调可知螺栓伸长部分等于垫片（法兰）压缩量减少的部分，根据材料力学可知：垫片（法兰）的回弹/ E f Ag
' F F Lb / Eb Ab 螺栓的伸长量： b
F Tg Eb Ab E g Ag Lb F T Tg Eb Ab E f Ag Lb 1
（3）（4）（5）
因此可得：
Q F F
3 最大预紧力的确定
为了保证垫片能在弹性状下工作，在预紧时单位有效面积上的压紧力应控制在 4y 左右，因此正常垫片“单位面积” [3、4] 的预紧力应当是在 y～4y 之间，即螺栓的预紧力为 Fa～ 4Fa。由于实际配置中螺栓的面积 Ab 总大于计算所需要的螺栓最小面积 Am，为了防止预紧时螺栓过量拧紧造成法兰超载，在计算螺栓最大载荷时，螺栓面积是按实际总截面积与计算面积的平均值考虑的，即螺栓的最大设计载荷不应超过式（7 ）的计算值，因此为保证螺栓拧紧时不至于把垫片压坏或造成法兰超载，螺栓预紧力应为 4Fa 与 W 中的小值。 A Ab b W m 2 （7）式中：W —螺栓设计载荷（N）;Am — 需要的螺栓总面积（mm2）;Ab — 实际的螺栓总面积（mm2）;[σ]b— 室温下螺栓材料的需用应力（Mpa）

法兰螺栓力矩

N
N
2
2
ω +δ1 2
⎜⎛ ω + N 最大⎟⎞
⎝4
⎠
ω +δ1 2
⎜⎛ ω + N 最大⎟⎞
⎝4
⎠
ω +N 4
N 4
3N 8
N 4
ω 8
ω + 3N 8
3N 8
7N 16
3N 8
垫片有效密封宽度 b按以下规定计算 :
c) 径。
当b0≤6.4mm时，b= b0,mm
当 b0>6.4mm时， b=2.53 b0 ,mm。
6) 由(2.0.1-3)式计算操作状态下需要的最小螺栓总荷载WP： WP=F+FP=1.2262×106+6.3397×105=1.8602×106N
7) 计算预紧状态下需要的最小螺栓总荷载Wa：
由表 2.0.1-2可知，不锈钢圆环垫的垫片比压力 y为 179.3；由 (2.0.1-4)式计算预紧状态
2.50
69
3.00
69
2.50
20
2.75
26
3.00
31
3.25
38
3.50
44.8
2.75
25.5
3.00
31
3.25
38
3.50
44.8
3.75
52.4
3.25
38
3.50
44.8
3.75
52.4
3.50
55.2
3.75
62.1
3.75
62.1
3.25
38
3.50

法兰螺栓力矩

Ab=nA=12×1828.55=21942.6mm2
因为Ａ b大于Ａ m，所以该 Ab即为所求。
利用上述计算结果，按 (2.0.1-7)式计算预紧状态下的螺栓设计总荷载 Wy：
Wy
=
Am
+ 2
Ab
[σ ]b
=
10055.14 + 21942.6 × 254 2
62.1
4.25
69.6
简图 -
压紧面形状类 (见表2.0.1- 别
1)
1(a、b、c、 Ⅱ d)4、5
1(a、b、c、 d)4、5
1(a、b)
1(a、b、c、 Ⅱ d)
1a、1b、 1c11、1d11、
211
1(a、b、c、 d)2、3
续表 2.0.1-2
垫片参数
垫片材料
金属平板金属环
软铝软铜或黄铜铁或软钢蒙乃尔或4~6%铬钢不锈钢铁或软钢蒙乃尔或4~6%铬钢不锈钢
a) 国家标准GB150-90《钢制压力容器》。 b) 国家标准GB196-81《普通螺纹基本尺寸》。
2 法兰螺栓紧固力矩的计算方法 2.0.1 法兰螺栓紧固力矩的计算步骤如下:
a) 确定垫片基本密封宽度b0,mm。根据垫片型式及尺寸，按表 2.0.1-1确定垫片基本密封宽度 b0。
(2.0.1-6)
[σ ]tb -设计温度下螺栓材料的许用应力， MPa；螺栓材料的许用应力数值可参照
GB150-89第 2章的表 2-7。
3) 需要的螺栓总面积Am取AaFra bibliotekAP之间的最大值。