ASME A193 194和API 20E螺栓螺母紧固件技术条件之欧阳物创编.docx
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ASMEA193194和API20E螺栓螺母紧固件技术条件之欧阳物创编
API产品螺栓螺母基本技术条件
11
时间：
2021.02.07
命题人：
欧阳物
12 范围
规定了螺栓和螺母的尺寸规格、要求、试验方法、验收规则、标志、包装、储存和运输要求。
13 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的应用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T3
普通螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角
ASTMA193
高温用合金钢和不锈钢螺栓材料规范
ASTMA194
高温、高压或高温高压螺栓用碳钢及合金钢螺母标准规范
ASTMA320
低温用合金钢和不锈钢螺栓材料规范
ASTMA370
钢制品力学性能试验的标准试验方法与定义
ASTME10
金属材料的布氏硬度标准试验方法
ASTME18
金属材料的洛氏硬度和洛氏表面硬度标准试验方法
ASTME140
金属标准硬度换算表——布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、表面硬度之间的关系
ASTME381
钢制品包括棒、钢坯、钢锭和锻件的宏观侵蚀试验方法
ASTME709
磁粉检验的标准指南
14 规格及标记
双头螺栓、栽丝螺栓、螺钉、螺母尺寸及规格标记见附录A。
15 要求
15.1 材料
15.1.1 材料的熔炼要求
用于制造螺栓和螺母的钢应采用下面任一种方法冶炼:
平炉、碱性氧顶吹转炉、电炉或真空感应炉（VIM）。
钢水在浇铸前或浇铸钢锭及连铸过程中可进行真空处理。
任何熔炼方法的钢水应充分镇静。
碱性氧气顶吹转炉冶炼的钢的含铬量应在6%以下。
15.1.2 材料要求
用于制造螺栓和螺母的材料应有材质证明书，材料牌号应符合表1规定。
制造螺栓螺母的常用材料的化学成份及偏差符合表2规定。
如选用的材料符合ASTMA193、ASTMA194和ASTMA320对螺栓螺母的控制要求并得到技术中心批准后也可使用。
表1 双头螺栓、螺钉及螺母的材料
要求
材料级别
AA、BB、CC
DD、EE、FF、HH
温度级别
P、S、T、U
K、L
P、S、T、U
P、S、T、U
K、L
P、S、T、U
P、S、T、U
K、L
P、S、T、U
ISO1516
不要求
不要求
非暴露
非暴露
暴露（低强度）a
双头螺栓、螺钉
ASTM规范
A193
A320
A193
A320
A193
A320
材料等级
B7（42CrMo）
L7（42CrMo）
L43（40CrNiMo）
B7（42CrMo）
L7（42CrMo）
L43（40CrNiMo）
B7Mb（42CrMo）
L7M（42CrMo）
夏比试验
无
有
无
有
有
有
硬度符合ISO1516
无
无
无
无
有
有
螺母
ASTM规范
A194
A194
A194
A194
A194
A194
材料等级
2H、2HM（45）
2HM（45）
2HM（45）
7、7M（42CrMo）
7M（42CrMo）
硬度符合ISO1516
无
无
无
无
有
有
1注：
a20.7MPa以下的法兰；＜135/8″×34.5MPa的法兰；＜41/16″×69MPa的法兰；113/16″和51/8″×103.5MPa的法兰；所 有138.0MPa的法兰。
bB7M双头螺栓、螺钉允许采用35CrMo材料；7M与L7M配套使用，7与L7、L43配套使用。
表2 双头螺栓、螺钉及螺母的材料化学成分及偏差的要求
材料牌号
化学元素成分及偏差（%）
C
Mn
Si
Cr
Mo
Cu
Ni
42CrMo
0.38-0.45
0.65-0.80
0.17-0.35
0.90-1.20
0.15-0.25
≤0.30
≤0.30
40CrNiMo
0.37-0.44
0.65-0.80
0.17-0.35
0.75-0.90
0.15-0.25
≤0.30
1.25-1.65
35CrMo
0.32-0.40
0.65-0.70
0.17-0.35
0.80-1.10
0.15-0.25
≤0.30
≤0.30
45
0.42-0.50
0.65-0.80
0.17-0.37
≤0.25
-
≤0.25
≤0.30
注：
S、P含量：
S≤0.035，P≤0.035
15.2 螺母
2HM、2H、7、7M级钢的螺母需用热锻或冷锻制成，或用热锻、热扎及冷拔的棒料机加工而成，并且应进行热处理以符合力学性能的要求。
螺母应在其钢的临界温度以上进行重新热处理，并在符合要求的介质中淬火。
2H级的最低回火温度455℃，2HM级的最低回火温度620℃，7级的最低回火温度595℃,7M级的最低回火温度650℃。
2HM和7M级钢的螺母在全部成形，机加工和攻丝后，应在最低的回火温度下或之上的温度作最终消除应力的处理，也可以是回火处理。
15.3 外观要求
15.3.1 螺纹表面不允许有黑皮、乱扣和毛刺等有害缺陷；表面处理应均匀一致。
15.3.2 各部位不得有淬火裂纹。
表面粗糙度应符合附录A中图A.1、图A.2、图A.3中的规定。
15.4 尺寸
15.4.1 公制螺纹尺寸符合表A.1、表A.2、表A.3中的规定，英制螺纹尺寸应符合图样中的规定。
螺纹尺寸精度符合表3中的规定。
表3 螺纹尺寸精度
螺纹名称
外螺纹
内螺纹
公制螺纹
6g
6H
英制螺纹
2A
2B
15.4.2 螺纹收尾尺寸应符合GB/T3的规定。
15.4.3 公制其余几何尺寸符合表A.1、表A.2、表A.3中的规定，英制螺纹的其余尺寸应符合图样中的规定。
一般尺寸公差按GB/T1804-m。
15.5 硬度
螺栓和螺母硬度应符合表4中的要求。
表4 螺栓和螺母硬度
名称
材料
级别
尺寸范围
硬度
公制螺纹
英制螺纹
双头螺栓
螺钉
B7、L43
M16～M64
≤21/2
HRC28～33
M65～M100
21/2～４
L7
M16～M64
≤21/2
螺母
2H、7
M16～M36
≤１1/2
HRC24～28
M39～M100
１1/2～４
HRC24～28
15.6 拉伸性能
螺栓材料的拉伸性能应符合表5中的要求。
表5 机械性能要求
材料
级别
尺寸范围
最低回火温度（℃）
抗拉强度
Rm（MPa）
屈服强度
ReL（MPa）
伸长率
A（%）
断面收缩率
Z（%）
公制螺纹
英制螺纹
B7
M16～M64
≤21/2
593
≥863
≥725
≥16
50%
M65～M100
21/2～４
≥795
≥656
L7
M16～M64
≤21/2
淬火加回火
≥863
≥725
≥16
L43
M16～M100
≤4
2注：
B7和B7M的螺栓应进行液体淬火和回火处理，B7M和L7M的螺栓材料其最后的回火温度不低于620℃时，应在全部机加工和成型加工完成后进行。
15.7 冲击试验
用于-29℃以下的球阀连接用螺栓和螺母应进行100%低温冲击试验。
L7和L43的螺栓应在-101℃进行低温冲击试验。
15.8 磁粉检测
如需要，螺栓和螺母应按5.6条作表面磁粉检测。
15.9 宏观侵蚀试验
每炉次的产品至少应按ASTME381的要求进行1次宏观侵蚀试验。
15.10 涂层和应用
在高于大约为熔点温度一半的温度下使用的加涂层的紧固件，除非出于对液体和固体金属脆性倾向的考虑，不推荐加涂层。
锌涂层的紧固件适宜限制在低于210℃以下的温度使用；镉涂层的紧固件适宜限制在低于160℃以下的温度使用。
16 试验方法
16.1 材料
用于制造螺栓和螺母的原材料或外购件入厂时可按Q/XT35中第4.1条和第4.5条的要求予以控制，相同批次或炉号的材料的化学成分应符合表2的要求。
16.2 外观检查
16.2.1 抽样
每批应100%进行外观检查。
16.2.2 检查方法
目测外观，必要时采用五倍放大镜观察。
16.2.3 验收准则
检查结果应符合4.2条中的要求为合格。
16.3 尺寸检验
16.3.1 抽样
每批随机抽验10%（不少于20件）。
16.3.2 检查方法
检查方法按表6要求。
从最前端平行于轴向方向测量，螺栓、螺钉的顶端的长度应不少于且不多于两个完整的螺纹长。
螺栓、螺钉的长度应从每一个螺纹到最后一个螺纹进行测量。
表6 螺纹尺寸特征检查方法
尺寸特征
检查方法
倒角收尾
目测
螺纹长度、总长
对边、对角尺寸
外螺纹大径、内螺纹小径
用尺寸精度不低于0.02mm量具检测
螺纹中径
螺纹通、止规检测
16.3.3 验收准则
检查结果应符合4.3条中要求为合格。
16.4 硬度检验
16.4.1 抽样
16.4.1.1 B7、2H，L7、L43和7材料每批随机抽验5%（不少于10件）。
16.4.1.2 B7M、2HM，L7M和7M材料每批100%检验。
16.4.1.3 工厂应从同一炉的每一级别钢的每一种公称直径和规格的螺母中选取2H或2HM级的一个样品螺母，在最终热处理后在540℃加热24小时然后缓慢冷却至室温再进行硬度检测和载荷试验；7和7M级的样品螺母应在最终热处理后在590℃加热24小时然后缓慢冷却至室温再进行硬度检测和载荷试验。
2HM级和7M级钢螺母硬度试验前应保护标志清晰，尽量减小外形尺寸的变化，维持螺纹的配合。
16.4.2 检测仪器
16.4.2.1 B7、2H、L7、L43材料硬度试验应在洛氏硬度计上进行。
16.4.2.2 B7M、2HM、L7M材料硬度试验应在布氏硬度计上进行。
16.4.3 检测方法
16.4.3.1 B7、2H、L7、L43材料按ASTME18和ASTMA370规定的方法和程序进行。
3注：
允许按ASTME10规定的方法和程序进行，试验结果按ASTME140进行硬度换算。
16.4.3.2 B7M、2HM、L7M材料按ASTME18和ASTMA370规定的方法和程序进行。
16.4.4 验收准则
检测结果应符合表4中的要求为合格。
B7M、2HM、L7M的材料经过100%的试验并合格的产品应在“M”下方划一横线。
16.5 拉伸试验
16.5.1 试样
每批按ASTMA370第A3.2.1.7的要求切取试样。
16.5.2 验收准则
检查结果应符合表5中的要求为合格。
16.6 冲击试验
16.6.1 抽样
用于-29℃及以下的球阀连接用螺栓螺母应100%进行低温冲击试验；当使用材料级别为L7、L43、L7M螺栓和7、7M的螺母也应进行低温冲击试验（试验温度-101℃）。
对于直径小于或等于12.7mm的螺栓或螺钉不需要进行低温冲击试验。
如需要，使用环境高于-29℃的螺栓螺母也可以进行低温冲击试验。
冷却试样用的冷却剂的温度公差应控制在±1.5℃以内。
16.6.2 试样
每批按ASTMA370中的要求取样，试样应具有A370试验的方法和定义标准中图10中对夏比V型缺口试样A型的要求，缺口应位于最靠近径向的试样表面，缺口的根部应按实际可行接近于垂直于棒料的表面。
直径小于1in（25.4mm）的截面，试样应在轴心线上切取，直径不小于1in的截面，试样应在轴心线和表面之间的中线上切取。
螺母的冲击试样应从与螺母的坯料同炉热处理的试棒上切取。
16.6.3 验收准则
在试验温度下的最小冲击功不得低于27J。
L7和L43级螺栓在试验温度下的最小冲击功不得低于20J。
16.7 磁粉探伤
16.7.1 抽样
每批随机抽验5%。
16.7.2 检测方法
磁粉检测应按ASTME709规定的方法和程序进行。
PSL3以上的产品应采用湿荧光磁粉检测。
16.7.3 验收准则
a）无任何主要尺寸等于或大于4.8mm的相关磁痕；
b）在任意连续38.7cm2的面积上不得多于10个相关磁痕；
c）在同一直线上，不得有四个或四个以上间隔小于1.6mm（边至边）的相关磁痕；
d）在压力接触密封表面上无任何相关磁痕；
e）棒材的裂纹不应超过直径的3%。
16.8 宏观侵蚀试验
每炉次的产品至少应进行1次宏观侵蚀试验，断面目视检查其缺陷不能超过ASTME381S4-R4-C4的要求，不应出现明显的固化区。
17 检验规则
17.1 验收项目
批生产验收试验的检验项目、要求、试验方法、试验数量按表7的规定进行。
表7 批生产验收试验
序号
检验项目
试验要求章条号
试验方法章条号
试验数量
1
材料
4.1
5.1
2
外观检查
4.2
5.2
100%
3
尺寸检查
4.3
5.3
10%
4
硬度测定
4.4
5.4
5%（B7、2H、L7、L43、7）
100%（B7M、2HM、L7M、7M）
5
拉伸试验
4.5
5.5
3件
6
冲击试验
4.6
5.6
3件
7
磁粉检验
4.7
5.7
5%
8
宏观侵蚀试验
4.8
5.8
1件
17.2 复验
17.2.1 表7第3、4项检验如出现一件不合格品时，允许进行加倍抽样复验，当复验结果均为合格时则该批通过验收。
17.2.2 表7第7项磁粉检验在产品机加完成和最终热处理后进行。
当产品为外购时，制造厂应提供检测报告。
17.2.3 如果任何一批材料力学性能试验不合格，可以对该批进行不得多于两次的重新热处理，此时对本批进行两次附加的拉伸试验和一次三个附加的低温冲击试验，所有附加的试验的结果都应符合要求。
17.2.4 即使通过本规范验收条件的产品批，也尽可能剔除个别不符合技术要求的产品。
17.3 拒收
17.3.1 化学成分不符合表2的要求拒绝验收。
17.3.2 在验收时，材料发现缺陷应拒收。
17.3.3 螺栓棒料有裂纹或裂痕显示，且延伸到内部深度超过3%直径的棒料应予以拒收。
18 标志、标签、可追溯性
18.1 产品标志
在螺栓的一端面或螺母的一六方面上用钢印打印产品标志，标志包括公司厂标“XT”和材料级别。
材料级别见表1所示。
B7M、2HM级材料经过100%的硬度试验并合格的产品应标注为B7M和2HM。
18.1.1 镀锌的螺栓螺母应在级别后标注“ZN”号，镀镉的螺栓螺母应在级别后标注“CD”号。
18.1.2 进行过冲击试验的螺母应标记“L”。
18.1.3 若产品为外购时，在螺栓的另一端面或螺母的另一六方面上用钢印打印制造厂家的厂标。
18.2 包装标志
包装盒（箱）外表应有标识或标签，注明制造厂名、产品名称、材料牌号、材料级别、表面处理状态、装箱数量、出厂日期。
18.3 可追溯性
18.3.1 按本标准中规定程序和要求形成的质量记录均应保存，连接本体用的螺栓和螺母的质量记录至少应保存10年。
19 包装、储存和运输
19.1 包装
19.1.1 在正常运输和保管条件下，应保证产品不受损坏和便于使用，包装的形式和方法由制造厂规定。
19.1.2 装箱应包括但不限于以下文件：
a）合格证（适用的标准及出版年份）；
b）材料报告；
c）热处理记录（适用的热处理方法，最低回火温度）；
d）机械性能、硬度检验报告；
e）碳钢和合金钢的宏观侵蚀检查报告；
f）如需要，低温冲击报告。
19.2 储存、运输
19.2.1 在正常运输和保管条件下。
19.2.2 储存和运输时应装箱或包装。
A.1 补充要求
A.1.1 B7M和2HM、L7M和7M为如果用于暴露于H2S环境使用或可能发生氢脆环境的螺栓和螺母，用户要求时应在合同或技术协议上注明。
合同或技术协议上未注明时按B7和2H，L7、L43和7要求执行。
在加工或采购的过程中应注明适用的级别。
A.1.2 除42CrMo材质发黑（Fe/Ct.O）处理的螺栓或螺钉、45钢螺母发黑（Fe/Ct.O）处理外，其余的材质或表面处要求应在采购时注明。
A.1.3 外购螺栓、螺钉和螺母时，应检测供方应提供合格证、化学元素分析、碳钢和合金钢的宏观侵蚀检查报告、力学性能试验结果和所使用的热处理方法的报告；如果需要，还应包括低温冲击报告。
提供的报告中还应注明标准出版的年份。
可从批量中随机抽取本体或用户提供的同批次的试棒进行硬度试验、化学成分分析、力学性能试验。
图A.1
标记示例:
1示例1：
尺寸规格M22、螺纹长度40、全长165、表面处理发黑、材质42CrMo的B7级双头螺栓的代号为Q/XT38M22×40×165。
2示例2：
尺寸规格M22、全长165、表面处理发黑、材质42CrMo的B7级栽丝螺栓的代号为Q/XT38M22×35×40×165。
表A.1
规格
双头螺栓
栽丝螺栓
C
L长度系列
公制M
英制
b
b1
b2
M16
5/8″-11UNC
30
25
30
2
L长度按照5的倍数进行圆整
M20
3/4″-10UNC
35
30
35
2.5
M22
7/8″-9UNC
40
35
40
2.5
M24
1″-8UNC
40
35
40
2.5
M27
—
45
40
45
2.5
M30×3
11/8″-8UN
45
40
45
2.5
M33×3
11/4″-8UN
55
50
55
2.5
M36×3
13/8″-8UN
55
50
55
2.5
M39×3
11/2″-8UN
60
55
60
2.5
M42×3
15/8″-8UN
60
55
60
2.5
M45×3
13/4″-8UN
65
60
65
2.5
M48×3
17/8″-8UN
70
65
70
2.5
M50×3
—
75
70
75
2.5
M52×3
2″-8UN
70
75
70
2.5
M58×3
—
85
80
85
2.5
M64×3
—
90
85
90
2.5
M70×3
—
100
95
100
2.5
M76×3
—
105
100
105
2.5
M80×3
—
110
105
110
2.5
技术要求
1、材料级别：
B7（42CrMo）；B7M（35CrMo）。
2、螺纹精度6h。
3、热处理：
调质；B7材料级别HRC28～33；B7M材料级别HB200～235。
4、表面处理：
（1）发黑Fe/Ct.O；
（2）镀铬Fe/Ep.Cr7～12；（3）镀锌Fe/Ep.Zn7～12；（4）镀镉Fe/Cd.Zn7～12
图A.2
标记示例:
3示例1：
尺寸规格M22，有效长度L＝165，螺纹长度为35、表面处理发黑、材质42CrMo的B7级螺钉的代号为Q/XT38M22×35×165。
4示例2：
尺寸规格M22，有效螺纹为全螺纹，长度L＝165，表面处理发黑、材质42CrMo的B7级螺钉的代号为Q/XT38M22×165Q。
表A.2
规格d
常规型
小六角型
H
h
b
C
S
e
S
e
M16
24
27.7
22
25.4
23
18
25
2
M20
30
34.6
27
31.2
27
22
30
2.5
M22
32
36.9
30
34.6
29
24
35
2.5
M24
36
41.6
32
36.9
31
26
35
2.5
M27
41
47.3
36
41.6
33
28
40
2.5
M30×3
46
53.1
41
47.3
37
32
40
2.5
M33×3
50
57.5
46
53.1
40
35
50
2.5
M36×3
55
63.5
50
57.7
43
38
50
2.5
M39×3
60
69.3
55
63.5
46
41
55
2.5
M42×3
65
75
55
63.5
49
44
55
2.5
M45×3
70
80.8
60
69.3
52
47
60
2.5
M48×3
75
86.5
65
75.1
55
50
65
2.5
M50×3
75
86.5
68
78.5
56
51
70
2.5
M52×3
80
92.4
70
80.8
57
52
75
2.5
M58×3
90
103.9
77
88.9
63
58
80
2.5
M64×3
95
109
84
97
68
63
85
2.5
M70×3
100
115.4
92
106.2
73
68
95
2.5
M76×3
105
121.2
100
115.4
79
74
100
2.5
M80×3
115
132
105
121.2
83
78
105
2.5
技术要求
1、材料级别：
B7（42CrMo、40CrNiMo）；B7M（35CrMo、42CrMo）。
5、螺纹精度:
6h。
6、热处理：
调质；B7材料级别HRCHRC28～33；B7M材料级别HB200～235。
7、表面处理：
（1）发黑Fe/Ct.O；
（2）镀铬Fe/Ep.Cr7～12（3）镀锌Fe/Ep.Zn7～12；（4）镀镉Fe/Cd.Zn7～12
图A.3
标记示例
5示例1：
尺寸规格M22，表面处理发黑、材质45的2H级螺母的代号为Q/XT38M22。
表A.3
公制
英制
规格d
S
e
m
规格d
S
e
m
M16
24
27.7
18
5/8″-11UNC
26.9
31
16
M20
30
34.6
22
3/4″-10UNC
31.7
36.6
19
M22
32
36.9
24
7/8″-9UNC
36.5
42.1
22
M24
36
41.6
26
1″-8UNC
41.2
47.5
25.5
M27
41
47.3
28
11/8″-8UN
46
53.1
28.5
M30×3
46
53.1
32
11/4″-8UN
50.8
58.6
31.5
M33×3
50
57.5
35
13/8″-8UN
55.5
64
35
M36×3
55
63.5
38
11/2″-8UN
60.3
69.6
38
M39×3
60
69.3
41
15/8″-8UN
65
75
41
M42×3
65
75
4
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