法兰螺栓预紧力矩计算方法研究
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关键词 ：法兰 ；螺栓 ；预紧力矩 中图分类号 ：TH136 文献标志码 ：B 文章编号 ：1003–6490（2019）02–0097–02
Discussion on Calculation Method of Pre-tightening Moment of Flange Bolt
Pang Xue-feng，Liu Jia-hu，Huang Sheng-ye
Key words ：flange ；bolt ；preloading moment
1 前言 林德在多个项目的设备现场安装阶段，设备和管道整体
打压时在大口径接管法兰处多次出现泄漏。泄漏发生的原因 是多种多样的。针对法兰结构导致泄漏的原因主要有 ：法兰 密封表面质量、垫片选型及质量、螺栓紧固程序及扭矩值确认。 本文着重从螺栓紧固扭矩值的计算角度，尝试从通过林德一 直沿用的算法，并通过真实项目泄漏试验来判断其可靠性。
计算结果见表 1。
表1 计算结果
紧固状态下需要的最小螺栓载荷 操作状态下需要的最小螺栓载荷
所需螺栓总截面积 实际使用螺栓总截面积 螺栓许用应力（35CrMoA）
Wa=πbDG y Wp=Fp+F
Am=max（Ap，Aa） Ab=n π/4（d1）2
来自百度文库[σ]b
螺栓数量
n
紧固状态下螺栓设计载荷为 操作状态下螺栓设计载荷为
W1=（Am+Ab）/2 x[σ]b W2=Wp
802 183.1N 614 011.6N 3 819.9mm2 4 698.0mm2 210.0MPa
20 894 379.5N 614 011.6N
所以螺栓设计载荷取大值，为 W=894 379.5N，那么单个 螺栓承受的拉力为 ：
Ws=W/n=894 379.5N/20=44 718.975N。 3.3 螺栓紧固扭矩
Abstract ：Pre-tightening force of flange bolts of equipment can be calculated by relevant standards，but it is necessary to give guiding pre-tightening moment when bolts are tightened to facilitate operation.At present，there is no unified calculation method of pretightening moment in relevant national standards.In this paper，two calculation methods of pre-tightening moment of flange bolts in current national standards are studied，and the calculation method is given in combination with Linde internal pre-tightening moment calculation standard.Combined with the calculation of equipment flange of a heat exchanger in Caojing 6 project of Linde Company， leakage test is carried out in the workshop to verify the reliability of the current calculation method of pre-tightening moment.
计工作。
δ4 φ410
9
φ454 R10
图3 齿形金属垫垫片
3 第一种方法 3.1 垫片m和y值
设备采用齿形组合垫，按照 97 版钢制管法兰标准释义第 9 章节表 10，其给出的具体值为 ：m=3.0 ；y=69.6。 3.2 螺栓紧固力
将所有的法兰、垫片和螺栓的参数输入到 SW6 软件“零 部件 - 设备法法兰”模块，其中考虑到水压试验时做泄漏检查， 计算的设计压力值从原设计值提高到水压试验压力值。
本次实例以林德制氢装置漕泾 6 项目的工艺气预热器 /41503E01 为案例，针对其管板和管箱法兰连接处的螺柱，按照 两种方法计算其紧固扭矩值，并在后续水压试验时检查泄漏 情况，从而判断林德当前的计算方法的可靠性。
两种计算方法是 ： 1）第一种方法按 GB150.3—2011 第 7 章节计算螺栓载荷， 再按林德标准 LS105-02 计算扭矩。 2）第二钟方法是按照 HG/T20582—2011 第 29 章《法兰设 计的另一方法》来算得螺栓扭矩。 2 算例参数 漕泾 6 项目的工艺气预热器 /4-1503E01 法兰尺寸如图 1~ 图 3。
R15
R15
25
10
φ390 φ452 φ500 φ540 φ540 φ500 φ465 φ455 φ400
φ400
4 50
6.3
6+0.5 0
40
图1 管板兼做法兰
60 -0.5
6.3
图2 管箱法兰
收稿日期 ：2018–12–10 作者简介 ：
庞学锋（1986—），男，浙江台州人，工程师，主要从事 空气分离装置、制氢装置和液化天然气装置中静设备的设
化工设计通讯
Chemical Engineering Design Communications
工艺与设备
Technology and Equipment
第45卷第2期
2019年2月
法兰螺栓预紧力矩计算方法研究
庞学锋，刘家虎，黄盛晔 （林德工程（杭州）有限公司，浙江杭州 310012）
摘 要 ：设备法兰螺栓预紧力可以通过相关标准计算给出，但是实际螺栓上紧时需要给出指导性的预紧力矩以方便操作。 当前相关国家标准中未给出统一的预紧力矩计算方法。通过研究当前国标中两种法兰螺栓预紧力矩计算方法，并结合林德内部 的预紧力矩计算标准给出计算方法。再结合林德公司漕泾 6 项目的一台换热器的设备法兰实例计算，并在车间进行泄漏试验， 验证当前预紧力矩计算方法的可靠性。
Discussion on Calculation Method of Pre-tightening Moment of Flange Bolt
Pang Xue-feng，Liu Jia-hu，Huang Sheng-ye
Key words ：flange ；bolt ；preloading moment
1 前言 林德在多个项目的设备现场安装阶段，设备和管道整体
打压时在大口径接管法兰处多次出现泄漏。泄漏发生的原因 是多种多样的。针对法兰结构导致泄漏的原因主要有 ：法兰 密封表面质量、垫片选型及质量、螺栓紧固程序及扭矩值确认。 本文着重从螺栓紧固扭矩值的计算角度，尝试从通过林德一 直沿用的算法，并通过真实项目泄漏试验来判断其可靠性。
计算结果见表 1。
表1 计算结果
紧固状态下需要的最小螺栓载荷 操作状态下需要的最小螺栓载荷
所需螺栓总截面积 实际使用螺栓总截面积 螺栓许用应力（35CrMoA）
Wa=πbDG y Wp=Fp+F
Am=max（Ap，Aa） Ab=n π/4（d1）2
来自百度文库[σ]b
螺栓数量
n
紧固状态下螺栓设计载荷为 操作状态下螺栓设计载荷为
W1=（Am+Ab）/2 x[σ]b W2=Wp
802 183.1N 614 011.6N 3 819.9mm2 4 698.0mm2 210.0MPa
20 894 379.5N 614 011.6N
所以螺栓设计载荷取大值，为 W=894 379.5N，那么单个 螺栓承受的拉力为 ：
Ws=W/n=894 379.5N/20=44 718.975N。 3.3 螺栓紧固扭矩
Abstract ：Pre-tightening force of flange bolts of equipment can be calculated by relevant standards，but it is necessary to give guiding pre-tightening moment when bolts are tightened to facilitate operation.At present，there is no unified calculation method of pretightening moment in relevant national standards.In this paper，two calculation methods of pre-tightening moment of flange bolts in current national standards are studied，and the calculation method is given in combination with Linde internal pre-tightening moment calculation standard.Combined with the calculation of equipment flange of a heat exchanger in Caojing 6 project of Linde Company， leakage test is carried out in the workshop to verify the reliability of the current calculation method of pre-tightening moment.
计工作。
δ4 φ410
9
φ454 R10
图3 齿形金属垫垫片
3 第一种方法 3.1 垫片m和y值
设备采用齿形组合垫，按照 97 版钢制管法兰标准释义第 9 章节表 10，其给出的具体值为 ：m=3.0 ；y=69.6。 3.2 螺栓紧固力
将所有的法兰、垫片和螺栓的参数输入到 SW6 软件“零 部件 - 设备法法兰”模块，其中考虑到水压试验时做泄漏检查， 计算的设计压力值从原设计值提高到水压试验压力值。
本次实例以林德制氢装置漕泾 6 项目的工艺气预热器 /41503E01 为案例，针对其管板和管箱法兰连接处的螺柱，按照 两种方法计算其紧固扭矩值，并在后续水压试验时检查泄漏 情况，从而判断林德当前的计算方法的可靠性。
两种计算方法是 ： 1）第一种方法按 GB150.3—2011 第 7 章节计算螺栓载荷， 再按林德标准 LS105-02 计算扭矩。 2）第二钟方法是按照 HG/T20582—2011 第 29 章《法兰设 计的另一方法》来算得螺栓扭矩。 2 算例参数 漕泾 6 项目的工艺气预热器 /4-1503E01 法兰尺寸如图 1~ 图 3。
R15
R15
25
10
φ390 φ452 φ500 φ540 φ540 φ500 φ465 φ455 φ400
φ400
4 50
6.3
6+0.5 0
40
图1 管板兼做法兰
60 -0.5
6.3
图2 管箱法兰
收稿日期 ：2018–12–10 作者简介 ：
庞学锋（1986—），男，浙江台州人，工程师，主要从事 空气分离装置、制氢装置和液化天然气装置中静设备的设
化工设计通讯
Chemical Engineering Design Communications
工艺与设备
Technology and Equipment
第45卷第2期
2019年2月
法兰螺栓预紧力矩计算方法研究
庞学锋，刘家虎，黄盛晔 （林德工程（杭州）有限公司，浙江杭州 310012）
摘 要 ：设备法兰螺栓预紧力可以通过相关标准计算给出，但是实际螺栓上紧时需要给出指导性的预紧力矩以方便操作。 当前相关国家标准中未给出统一的预紧力矩计算方法。通过研究当前国标中两种法兰螺栓预紧力矩计算方法，并结合林德内部 的预紧力矩计算标准给出计算方法。再结合林德公司漕泾 6 项目的一台换热器的设备法兰实例计算，并在车间进行泄漏试验， 验证当前预紧力矩计算方法的可靠性。