整理SESA0301螺栓紧固力矩标准Word下载.docx
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2.5操作状态下需要的最小垫片压紧力按式（2.2.5）计算:
FP＝2πDGbmP（2。
2.5）
式中:
FP——操作状态下需要的最小垫片压紧力,N；
m-—垫片系数，由表2。
2.5查得.
表2。
2.1垫片基本密度宽度
压紧面形状（简图）
垫片基本密封宽度b0
Ⅰ
Ⅱ
1a
1b
1c
ω＜N
（最大）
1d
ω≤N
2
ω＜N/2
3
4①
5①
6
注：
①当锯齿深度不超过0.4mm，齿距不超过0。
8mm时,应采用1b或1d的压紧面形状.
2.5垫片参数
垫片材料
垫片系数
m
比压力
y
MPa
简图
压紧面
形状①
类别①
无织物或少含量石棉纤维的合成橡胶
肖氏硬度低于75
0.50
1（a、b、c、d）、
4、5
肖氏硬度不低于75
00
1.4
具有适当加固物的石棉（石棉橡胶板）
厚度3mm
2.00
11
厚度1.5mm
75
25。
5
厚度0.75mm
3.50
44.8
内有棉纤维的橡胶
1.25
8
内有石棉纤维的橡胶，具有金属加强丝或不具有金属加强丝
3层
25
15.2
2层
50
20
1层
25.5
植物纤维
1.75
7。
内填石棉缠绕式金属
碳钢
2.5
69
1（a、b）
不锈钢或蒙乃尔
3.00
波纹金属板类壳内包石棉或波纹金属板内包石棉
软铝
2.50
软铜或黄铜
26
铁或软钢
31
蒙乃尔或
4％～6％铬钢
38
不锈钢
44。
2.75
1（a、b、c、d）
3.25
4%～6%铬钢
52.4
续表
平金属板内包石棉
1a、1b、
1c②、
1d②、2②
55.2
4％～6%铬钢
62.1
槽型金属
2、3
3.75
52。
4
4。
69。
金属平板
4.00
60.7
1（a、b、c、d）、2、3、4、5
89.6
5。
124。
1
4%~6%铬钢
6.00
150.3
6。
179.3
金属环
5.50
124.1
6.50
① 见表2。
② 本表所列各种垫片的m、y值及适用的压紧面形状，均属推荐性资料。
采用本表推荐的垫片参数（m、y）并按本章规定设计的法兰，在一般使用条件下，通常能得到比较满意的使用效果。
但在使用条件特别苛刻的场合,如在诸如氰化物介质中使用的垫片，其参数m、y，应根据成熟的使用经验谨慎确定。
6操作状态下需要的最小螺栓总荷载按式（2.2.6）计算：
WP＝F＋FP（2.2。
6）
WP-—操作状态下需要的最小螺栓总荷载,N.
7预紧状态下需要的最小螺栓总荷载按式（2。
2.7）计算：
Wa＝πDGby（2。
2.7）
Wa—-预紧状态下需要的最小螺栓总荷载，N；
y——垫片比压力,MPa,由表2。
5查得。
2.8确定预紧状态下的螺栓设计总荷载，具体步骤如下：
a）确定预紧状态下需要的最小螺栓总面积，其数值按式（2。
2.8-1）计算：
（2。
2.8-1）
Aa——预紧状态下需要的最小螺栓总面积，mm2；
［σ]b——常温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—1998表4—7。
b）确定操作状态下需要的最小螺栓总面积，其数值按式（2.2.8—2）计算：
（2.2.8-2）
AP——操作状态下需要的最小螺栓总面积,mm2；
——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—1998表4—7.
c）需要的螺栓总面积Am取Aa与AP之间的大值.
d）确定预紧状态下的螺栓设计总荷载，其数值按式（2。
8-3）计算:
Wy＝
（2.2。
8—3）
Wy——预紧状态下的螺栓设计总荷载,N;
Ab——实际螺栓总面积,它应不小于需要的螺栓总面积Am.其数值按式（2。
8-4）计算：
Ab＝nA（2。
8-4）
n——螺栓个数；
A——单个螺栓实际面积A，mm2；
其数值按式（2.2.8-5）计算：
A＝
2.8-5）
d1——外螺纹小径，mm。
d1可根据所选螺栓公称直径及螺矩由GB/T196—1981查得；
P1——螺矩，mm。
9螺栓设计总荷载W（N）取预紧状态下的螺栓设计总荷载，即W＝Wy。
10法兰每个螺栓所需的紧固力矩按式（2.2.10）计算：
Ｔ＝
（2.2。
10）
T——法兰每个螺栓所需的紧固力矩,Nm；
k-—扭矩系数。
它与螺栓、螺母的松紧配合，螺纹、螺母和法兰的表面的光洁度和磨擦系数有关.在允许情况下k值可通过抽样进行测定，其数值一般在0。
11~0。
15之间。
在无法测定的情况下，建议将k值取为0.13；
dB——螺栓公称直径，mm。
11法兰螺栓紧固力矩的计算实例和常用的法兰螺栓紧固力矩见附录A和
附录B。
A1计算实例一
A1。
1已知数据
A1.1.1法兰等级PN42.0MPa，公称直径DN200,设计温度450℃，螺栓材料25Cr2MoVA。
1.2垫片为圆环垫，垫片材料为TP316，垫片宽度ω为22。
224mm;
垫片接触面平均直径为279。
4mm；
设计压力P为20MPa；
常温下螺栓材料的许用应力[]b为254MPa；
设计温度下螺栓材料的许用应力
为185MPa；
螺栓公称直径dB为
52mm；
螺矩P1为3mm。
螺栓个数n为12个。
2计算法兰螺栓紧固力矩
A1.2。
1确定垫片基本密封宽度b0:
查表2.2。
1可知，对园环垫b0＝ω/8＝2。
778（mm）。
2确定垫片有效密封宽度b：
因为b0＜6.4mm，所以b＝b0＝2。
778（mm）。
A1.2.3确定垫片压紧力作用中心圆直径DG：
因为b0＜6.4mm，所以DG＝垫片接触面的平均直径＝279.4（mm）.
4由式（2.2.4）计算操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力F：
F＝
＝279.4220
＝1.2262106（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。
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＝2πDGbmP
＝23.14279.42.7786。
520
＝6。
3397105（N）
6由式（2。
6）计算操作状态下需要的最小螺栓总荷载WP：
WP＝F＋FP
＝1.2262106＋6。
3397105
＝1.8602106（N）
7计算预紧状态下需要的最小螺栓总荷载Wa：
5可知，不锈钢圆环垫的垫片比压力y为179。
3；
由式（2。
7）计算预紧状态下需要的最小螺栓总荷载Wa为：
Wa＝πDGby
＝3.14279.42.778179。
＝4。
372105（N）
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：
Aa
＝1721.26（mm2）
b）按式（2.2。
8—2）计算操作状态下需要的最小螺栓总面积AP：
Ap
＝10055。
14（mm2）
c）因AP大于Aa，所以需要的螺栓总面积Am为：
Am＝AP＝10055.14（mm2）
d）根据GB/T196-1981，对于公称直径为52mm、螺矩为3mm的螺栓，
d1＝48.752mm。
按式（2。
8—5）计算单个螺栓实际面积A：
A
＝1828.55（mm2）
e）实际螺栓总面积Ab为：
Ab＝nA＝121828.55＝21942.6（mm2）
因为Ab大于Am，所以该Ab即为所求。
利用上述计算结果，按式（2。
8-3）计算预紧状态下的螺栓设计总荷载Wy：
Wy
0637106（N）
A1.2.9螺栓设计总荷载W为：
W＝Wy＝4.0637106（N）
2.10按式（2。
2.10）计算法兰每个螺栓所需的紧固力矩T：
T
＝2289.22（Nm）
A2计算实例二
A2.1已知数据
A2。
1.1法兰等级PN25。
0MPa,公称直径DN250，设计温度150℃，螺栓材料35CrMoA。
A2.1.2垫片为圆环垫，垫片材料为软钢，垫片宽度为15.872mm，垫片接触面平均直径为323。
85mm;
设计压力P为18。
6MPa；
常温下螺栓材料的许用应力[］b为254MPa;
为221MPa;
50mm；
螺距P1为3mm。
螺栓个数n为12个.
A2.2.1确定垫片基本密封宽度b0:
查表2.2.1可知，对圆环垫b0＝/8＝1.984（mm）。
2.2确定垫片有效密封宽度b：
因为b0＜6。
4mm，所以b＝b0＝1.984（mm）
A2.2。
3确定垫片压紧力作用中心圆直径DG；
4mm，所以DG＝垫片接触面的平均直径＝323.85（mm）
4由式（2.2。
4）计算操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力F：
F＝
＝323。
85218.6
＝1。
5321106（N）
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，软钢圆环垫的垫片系数m为5.5；
由式（2.2。
5）可计算得到操作状态下需要的最小垫片压紧力FP为：
FP＝2DGbmP
＝23。
14323.851.9845。
518.6
1298105（N）
6由式（2.2。
＝1.5321106＋4.1298105
9451106（N）
2.7计算预紧状态下需要的最小螺栓总荷载Wa：
5可知，不锈钢圆环垫的垫片比压力y为124.1；
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＝DGby
＝3.14323.851。
984124.1
＝2.5049105（N）
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:
＝986.18（mm2）
b）按式（2.2.8-2）计算操作状态下需要的最小螺栓总面积AP：
＝8801.36（mm2）
c）因AP大于Aa，所以需要的螺栓总面积Am为:
Am＝AP＝8801.36（mm2）
d）根据GB/T1961981,对于公称直径为50mm、螺距为3mm的螺栓，
d1＝46。
752mm。
8-5）计算单个螺栓实际面积A：
＝1680。
11（mm2）
e）实际螺栓总面积Ab为:
Ab＝nA＝121680。
11＝20161.34（mm2）
因为Ab大于Am,所以该Ab即为所求。
8-3）计算预紧状态下的螺栓设计总荷载Wy:
＝3。
6783106（N）
9螺栓设计总荷载W为：
W＝Wy＝3.6783106（N）
A2.2.10按式（2。
＝1992.41（Nm）
从附录A中例题可以看出，螺栓的断面和紧固力矩主要与操作状态下的压力有关，操作压力均小于法兰公称压力，按公称压力计算的螺栓断面和紧固力矩是最大的，在此紧固力矩下又不致引起法兰、螺栓和垫片的破坏和失效。
为方便使用，将操作压力等于公称压力，操作温度等于150℃条件下计算得到的紧固力矩列表如下。
一般情况下可直接采用。
a）法兰压力等级：
PN15。
0MPa（相当于ANSICLASS900）；
螺栓材料：
25Cr2MoVA；
垫片形式：
圆环垫；
垫片材料：
不锈钢及软钢。
表B-1列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B—1法兰螺栓紧固力矩
法兰公称直径DN
mm
螺栓公称直径
螺栓个数
个
单个螺栓紧固力矩，Nm
不锈钢垫片
软钢垫片
15
67。
67
66。
46
70。
14
68.79
24
132。
43
130.58
40
27
203。
200.46
145。
18
142.75
80
164。
30
161。
16
100
322.86
318。
10
150
12
342.50
338.01
200
36
625。
618.11
250
633.90
627。
70
300
650。
91
645.08
350
39
861.22
851。
400
42
1110.64
1098.65
450
48
1680。
66
1662.00
500
52
2189.33
2167.19
b）法兰压力等级:
PN15.0MPa（相当于ANSICLASS900）；
35CrMoA；
垫片型式：
不锈钢及软钢.
表B—2列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-2法兰螺栓紧固力矩
66.46
123.89
122.04
190。
57
187。
79
136.64
134。
21
155.76
152.62
304。
92
300.16
324。
56
320。
07
592。
585.61
601。
595.20
618。
41
612.58
819.16
809。
1057.31
1045。
32
1599.09
1580。
2167。
19
c）法兰压力等级：
PN25。
0MPa（相当于ANSICLASS1500）;
表B-3列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B—3法兰螺栓紧固力矩
76.91
74.90
81。
05
78.79
148。
145.27
231。
226。
76
169。
61
165.55
353.64
346.39
33
498。
01
488.54
640。
06
1127。
1108。
1742.35
1716。
2196。
2161。
77
2818.47
2770.95
64
4193.82
4125.30
72
5986。
5899.22
7225.38
7163。
23
d）法兰压力等级：
0MPa（相当于ANSICLASS1500）；
圆环垫;
表B—4列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-4法兰螺栓紧固力矩
78。
139。
81
136.73
218。
214。
09
157。
336。
55
329.29
474。
465.06
617。
83
607.56
1073。
97
1054。
85
1660。
78
1634.55
2161.77
2818。
47
4125。
5986.72
5899。
22
7225。
7163.23
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