螺栓紧固法兰安装和拆卸

垫片无法实现密封
1 2 3 4 5 6 7 8
Bolt Number
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螺栓的载荷损失效应
螺栓屈服极限 法兰变形
最大螺栓载荷
螺栓载荷损失
最小螺栓载荷
垫片无法实现密封
1 2 3 4 5 6 7 8
螺栓数量
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螺栓载荷损失的影响因素
紧固过程的温度 管道的压力
(第 1 次) 压力 A 第 (第 2 次) 压力 B (Break Loose Pressure) 第
33% 拉伸
(第 1 次) 压力 A 第 (第 2 次) 压力 A + B 第 2 (第 3 次) 压力 B (Break Loose Pressure) 第
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干摩擦
(施加载荷)
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润滑效果
螺栓应力和力矩参考表
螺栓材质:螺栓材质 高强度合金钢螺栓，如 A193 或 BS4882 B7 级。 螺栓应力:螺栓应力 下表列出了要达到平均螺栓应力(等于螺栓屈服应力的 50%)所需的力矩值。 润滑剂/(摩擦系数 µ) 润滑剂 钼 铜 镍 (µ = 0.06) (µ = 0.10) (µ = 0.11) 所需力矩 lbf.ft (Nm) 52 (71) 79 (107) 85 (115) 92 (125) 139 (188) 151 (205) 146 (198) 223 (302) 242 (328) 219 (297) 333 (451) 362 (491) 331 (449) 508 (689) 553 (750) 459 (622) 710 (963) 773 (1048) 616 (835) 959 (1300) 1044 (1415) 804 (1090) 1258 (1706) 1372 (1860) 1027 (1392) 1614 (2188) 1761 (2388) 1288 (1746) 2031 (2754) 2216 (3004) 1592 (2158) 2519 (3415) 2751 (3730) 1937 (2626) 3074 (4168) 3358 (4553) 2766 (3750) 4411 (5980) 4822 (6538) 3805 (5159) 6091 (8258) 6663 (9034) 4602 (6239) 7392 (10022) 8089 (10967) 5976 (8102) 9627 (13052) 10540 (14290) Fa p + Rt. f + Rs. f Farr A.P. ASME 12 2π Cosφ Paper No.57-Pet19
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剩余螺栓载荷
• 螺栓拉伸
施加载荷
—
= 剩余螺栓载荷
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50% 螺栓拉伸
施加 压力 'A' 分三次
*
总油压
*
第1次
*
对于环形垫片， * 对于环形垫片， ， 需要较长的 时间， 时间 以实现对垫片的充分挤压
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螺栓拉伸方式
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螺栓拉伸原理
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50% 螺栓拉伸
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100% 拉伸
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法兰同步拉伸
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直接拉伸的原理
拉伸头 拉伸缸
拔圈
拔棍
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管道的张力 法兰不平行 错误的紧固程序
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螺栓连接的正确应用： 螺栓连接的正确应用： 不超过螺栓的屈服极限 无法兰变形现象发生 垫片正确压缩 为螺栓松驰留有余地 正确的紧固程序 螺栓载荷的确定
法兰全方位接合
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在安装过程中， 在安装过程中，垫片所受压力会减少
50% 螺栓拉伸
施加 压力 'A' 分三次 施加 压力 'B' 分三次
*
总油压
*
* * *
Baidu Nhomakorabea第2次
*
剩余 螺栓载荷
第1次
对于环形垫片， * 对于环形垫片，
需要较长的保压时间， 需要较长的保压时间， 以实现对垫片的充分挤压
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螺栓拉伸程序
只存在压力 B
100% 拉伸 50% 拉伸
管道张力 法兰不平行 时间
接合风险
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剩余螺栓载荷
力矩方式 施加载荷 拉伸方式 施加载荷
— —
摩擦力 = 剩余螺栓载荷
转移载荷
= 剩余螺栓载荷
力矩紧固方式
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剩余螺栓载荷
• 力矩方式
施加载荷
—
= 剩余螺栓载荷
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专业技能
螺栓紧固法兰 安装和拆卸
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课程目标
资格鉴定 力矩 - 拉伸 – 敲打 ‘第一时间’ 第一时间’ 第一时间 防止
节约返工成本 节省时间
泄露
增加可靠性 减少排放和污染
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培训内容包括
• • • • •
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垫片压力 正确的垫片压力 均衡的垫片压力
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螺栓载荷的安全范围
螺栓屈服极限 法兰变形 最大螺栓载荷
螺栓载荷幅度
最小螺栓载荷 垫片无法实现密封
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均衡的螺栓载荷
螺栓屈服极限 法兰变形
最大螺栓载荷
最小螺栓载荷
3 7 圈数 1 6 4 1-3 8 5 2 1 2 3 8 圈数 4 4
第3圈 100% 第4圈 100%
载荷 (tons)
第2圈 70% 第1圈 30%
2
3
7 6 5
4 螺栓数量
5
6
7
8
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紧固力量不均的结果
法兰转动 垫片损坏) 垫片受压过大 (垫片损坏 垫片损坏 垫片受压过小 (无法密封 无法密封) 无法密封 载荷损失) 螺母安装不到位 (载荷损失 载荷损失 可能致使螺栓弯曲
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垫片类型
• 缠绕式垫片 (SWG) • 环形垫片 (RTJ) • 压缩板垫片 (C.A.F.) • 绝缘垫片
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缠绕式垫片 (SWG)
法兰端面 必须与 内圈/外圈接触 内圈 外圈接触
平面法兰 凸面法兰
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力矩扳手 – 安全注意事项
配戴防护眼镜 小心高压 配戴防护手套 熟读操作规程 洗净皮肤上残余油渍 千万留心下列危险多发处: 扳手和法兰间的反作用点 高压连接处 打压后矫正扳手位置要小心
-
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力矩扳手 – 安全注意事项
操作前应认真阅读和理解操作指南。
绝缘垫片 金属垫片(钢 金属垫片 钢)
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法兰端面加工
CLA Ra CLA Ra CLA Ra CLA Ra CLA Ra 缠绕式垫片 环形垫片 压缩板垫片 金属垫片 绝缘垫片 125µ - 250µ 3.2 µm - 6.3 µm 63µ (最大值) 1.6 µm max. 125µ - 500µ 3.2 µm - 12.5µm 125µ (最大值) 3.2 µm max. 125µ - 500µ 3.2 µm - 12.5 µm
螺栓应力 (lbs) 10867 16222 22522 29557 38902 49560 61530 74760 89250 105000 122325 140700 181125 226800 251750 302100
无润滑 (µ = 0.20) 146 (198) 271 (350) 435 (563) 647 (841) 953 (1292) 1338 (1814) 1816 (2462) 2393 (3245) 3081 (4177) 3888 (5271) 4836 (6557) 5914 (8108) 8521 (11553) 11806 (16007) 14367 (19479) 18753 (25425)
环形垫片 (RTJ)
椭圆R型垫片 椭圆 型垫片
垫片通 过螺栓载荷 发生塑性 变形
八角R形垫片 八角 形垫片
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压缩板垫片 (CAF)
表面 柔软 一致 有涂层 负载均匀 受力一致
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全断面绝缘垫片
金属垫片(钢 金属垫片 钢) 绝缘垫片 绝缘套筒 绝缘垫圈
施加力矩
50% 螺母表面
摩擦力
10% 有效剩余
螺栓载荷
40% 螺牙
摩擦力
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润滑效果
11 10 9 剩余螺栓载荷 (Tons) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 力矩值 - Lb Ft 80 100 120
润滑剂 如：Sweeney 503
轻油
建议单人操作。当两人操作时，应由持 扳手人发出指令控制操作。 切勿在潮湿或易爆炸的环境中使用电动 泵。
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力矩扳手 – 安全注意事项
双手远离各种间隙。
正确使用反作用臂。
切勿超过最大工作压力。
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力矩扳手 – 安全注意事项
任何时候必须配戴防护眼镜。 切勿使用破损管线。 无法是电动还是气动泵，进行维护前请 拔掉切断所有电源连接。 切勿轻意碰撞设备或擅自作任何修改。
螺母和螺栓被紧固时的状态 恰当剩余载荷的重要性 垫片及法兰面加工 法兰的正确安装 正确使用力矩和拉伸方式进行螺栓紧固
学习了本课程，你们将能够利用正确的剩余螺栓载荷 学习了本课程， 对靠螺栓紧固的法兰连接进行安全的安装和紧固。 对靠螺栓紧固的法兰连接进行安全的安装和紧固。
防止泄露! 防止泄露
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力矩公式 T =
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双头螺栓的安装
使用力矩扳手
扳手紧固. 方法兰. 有2 – 3个螺牙突出螺母
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扳手紧固顺序
1
1
8
5
4
3
4
3
12
2
4
1
5
8
9
3
6
2
7
10
6
2
7
11
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每圈施加力矩比例
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1
螺栓是有弹性的
就像一根弹簧
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弹性极限
60 50 40 30 20 10 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
屈服点
弹性极限
拉长量
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螺栓载荷产生压力
螺栓越长， 螺栓越长，拉长量越大 也更有效
为什么? 为什么
螺栓越短， 螺栓越短，拉长量越小 有效性也越差
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接合类型
螺栓载荷 夹紧力
应用密封
垫片压力 内部压力 外部压力 外部压力
应用机械
刚性接合
防止泄露
防止接合处分离
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密封的应用
垫片和螺栓的作用
垫片 为接合位置 提供终身密封
螺栓 在接合处产生“夹紧力” 在接合处产生“夹紧力” 以保持垫片的密封作用
螺栓 尺寸 (in) 0.625 0.75 0.875 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.625 1.75 1.875 2 2.25 2.5 2.75 3
屈服 极限 (psi) 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 105000 95000 95000
双头螺栓的安装
50% 拉伸 50% 拉伸 100% 拉伸 100% 拉伸
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双头螺栓的安装
100% 拉伸 海底拉伸器 100% 拉伸 海底拉伸器
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双头螺栓的安装
• • • • • • • •
对法兰上螺母底部接触面进行清洁 保证螺栓上的螺母处于不受力状态 正确安装螺栓为紧固作准备 正确将螺母安装到法兰上 确保螺母内螺牙的完全咬合 确保螺母上方适当的螺牙突出长度 确保螺栓在安装拉伸器时保持原有位置 确保法兰端面平行
螺栓拉伸
个人安全事项： 个人安全事项： 切勿站在螺栓的中心线上 熟读操作规程 洗净皮肤上的残余油渍 切勿超过拉伸器的最大行程