法兰用螺柱螺栓(ASME B16.5)

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什么是螺栓螺栓?凸缘的螺栓螺栓由完全螺纹钢棒和两个重型六角形钢螺母组成。螺栓螺栓插入法兰孔中并拧紧以密封一个法兰接头。法兰连接所需的数量,长度,螺柱的直径取决于凸纹型,直径和评级(根据ASME法兰螺栓图)。

螺柱螺母

螺柱螺栓由一个螺纹钢杆和两个(匹配的)六角重型钢螺母组成。双头螺栓和螺母是法兰连接的重要部件,因为它们是正确密封法兰连接的关键。

柱螺栓材料

双头螺栓可提供多种直径和长度组合,公制和英制,以及从碳钢到合金,不锈钢和镍合金的各种材料(通用等级是:ASTM A193 B7, L7, B8, B8M, B16,合金20,蒙乃尔,哈氏合金,英科乃尔,17-4PH,钛等)。本文将在下面讨论这些等级。

六角钢螺母的材料应与螺纹杆的材料匹配(通常,螺柱材料ASTM A193与螺母材料ASTM A194匹配)。

ASME B16.5规范涵盖ASME法兰用螺柱和螺母(所需螺柱螺栓的数量、直径和长度,即“法兰螺栓图”)通过法兰直径,压力级和面部饰面(rf,ff,rtj)。

螺栓(螺纹杆)

螺柱(螺纹杆)

螺柱是插入配合凸缘的孔中的螺纹杆,然后通过向钢螺母施加特定扭矩来在两端拧紧。

双头螺栓长度(OAL/FTF)

螺柱的长度可以测量为总长度(即,“OAL”)或“第一可用的线程到第一可用的线程”(即,“FTF”)。

FTF长度可以通过OAL长度减去四分之一英寸来计算,它是管道应用的标准螺柱长度测量。

不同直径和额定值的法兰需要不同长度和直径的螺柱。
OAL和FTF螺柱长度

螺柱螺栓螺栓螺距和螺纹系列

螺柱根据所设定的规格进行螺纹ASME B1.1
术语“螺纹间距”是指螺纹角度的陡度,其在每英寸的螺纹中测量。

使用最多的线程是v形对称螺距型(60度角),因为与非对称型相比,制造商更容易检查。

螺纹系列与直径和螺距组合有关,由适用于单个直径的每英寸螺纹数(“TPI”)测量:

  • 粗螺纹系列(UNC / Unrc): UNC是用于螺钉、螺栓和螺母的最常见类型。粗螺纹用于铁、低碳钢、铜及较软的合金、铝等低强度材料的螺纹。粗螺纹也更能适应不利条件,便于快速组装
  • 细螺纹系列(UNF/UNRF):不广泛用于精确职责,并且当需要更高的拉伸强度时(Vs.粗螺纹系列)
  • 联合国8线程系列(8)是一些ASTM标准包括A193 B7, A193 B8/B8M和A320的选择性螺纹方法。该系列广泛应用于直径在一英寸以上的产品

螺栓覆盖的ASTM A193或A320规格使用8UN为所有直径1 "和以上,这意味着这些尺寸有8螺纹每英寸。对于任何其他材料等级,买方应指定螺纹螺距,除非适用的ASTM标准给出了螺距。

螺栓螺距V俯仰60度

双头螺栓用螺母

要紧固螺柱,两个重型六角钢螺母必须螺栓在杆的相对两端。

螺柱和钢螺母完美地连接,由于他们各自的螺纹之间存在摩擦,通过轻微的拉伸螺栓,并压缩两个连接部分。

重六角坚果

过去,钢制螺母的头是方形的。如今,六角头螺母(具有6边而不是4)已经完全取代了旧的形状,因为它们确保更快和更有效地拧在螺柱上。

石油化工应用的螺母被拧紧到a特定的扭矩使用特殊的扭矩扳手。钢螺母材料的机械强度应与配合螺栓的强度相容。

用于螺柱螺栓的重型钢螺母的尺寸和重量由ASME B18.2.2规范规定。

螺柱和螺栓

一个常见的问题是螺柱和螺栓的区别是什么?

答案是,螺柱是一种金属杆或轴,具有螺纹两侧(如上图所示),需要两个沉重的六角螺母锯齿;螺栓是一种带有“内置”头螺母的紧固件,它需要一个单独的螺母呈锯齿状。

柱螺栓螺栓
螺柱与螺栓(左侧图像上的螺柱,右侧图像上的螺栓)

双头螺栓材料

用于螺栓螺栓(用于凸缘)的最常见的材料是ASTM A193(B7,B8,B8M,B8T),ASTM A453(660级),ASTM A320(L7,L7M)和ASTM A182(双链和超级双工螺栓)。对于侵蚀性液体和环境,螺柱螺栓可涂有木聚糖,木龙和其他材料。

ASTM A193螺栓(高温)

ASTM A193规范适用于高温或高压应用场合的合金钢和不锈钢螺柱螺栓材料。

ASTM A193螺柱螺栓可在国家粗(UNC)螺纹螺距,通常用于传统应用,这意味着有8螺纹每英寸(“螺纹每英寸”)直径超过1英寸的杆。B7是螺柱螺栓最常用的规格等级。

双头螺栓材料
螺纹双头螺栓

ASTM A193涵盖的最常见的螺栓材料有:

  • ASTM A193 B5
  • ASTM A193 B6
  • ASTM A193 B7:合金钢,AISI 4140/4142调质
  • ASTM A193 B7M.
  • ASTM A193 B16
  • ASTM A193 B8:1级不锈钢,AISI 304,硬质合金固溶处理。
  • ASTM A193 B8A
  • ASTM A193 B8M:1级不锈钢,AISI 316,硬质合金固溶处理。
  • ASTM A193 B8MA
  • Astm a193 b8t (ss 321)
  • ASTM A193 B8cl2:2级不锈钢,AISI 304,硬质合金固溶处理,应变硬化
  • ASTM A193 B8Tcl2
  • ASTM A193 B8Mcl2:2级不锈钢,AISI 316,碳化物固溶处理,应变硬化

ASTM A193螺栓:化学成分

物理元素 ASTM A193 B7级(AISI 4140) ASTM A193 B8(AISI 304) ASTM A193等级B8M (AISI 316)
0.38 - 0.48% 0.08%的马克斯 0.08%的马克斯
0.75 - 1.00% 2.00%的马克斯 2.00%的马克斯
磷,最大 0.035% 0.045% 0.045%
硫磺,最大 0.040% 0.030% 0.030%
0.15 - 0.35% 1.00%的马克斯 1.00%的马克斯
0.80 - 1.10% 18.0 - 20.0% 16.0 - 18.0%
缺席 8.0 - 11.0% 10.0 - 14.0%
0.15 - 0.25% 缺席 2.00 - 3.00%

ASTM A193螺栓:机械性能

ASTM A193 大小 最小拉伸强度,以ksi为单位 最小屈服强度(ksi) 最小伸长率,以%表示 RA %敏 马克斯HBW 马克斯HRC
ASTM A193 B7级 到2 - 1/2 125 105 16 50 321. 35
2-5/8 - 4 115 95 16 50
4-1/8 - 7 One hundred. 75 18 50
ASTM A193 B8等级1级 全部 75 30. 30. 50 223 35
ASTM A193等级B8M 1级 全部 75 30. 30. 50 223 96
ASTM A193 B8等级2级 高达3/4 125 One hundred. 12 35 321. 35
7/8 - 1 115 80 15 35
1-1/8 - 1 1/4 105 65 20. 35
1-3/8 - 1 - 1/2 One hundred. 50 28 45
ASTM A193等级B8M等级2 高达3/4 110 95 15 45 321. 35
7/8 - 1 One hundred. 80 20. 45
1-1/8 - 1 1/4 95 65 25 45
1-3/8 - 1 - 1/2 90 50 30. 45

选择用于螺纹螺柱和六角螺母的材料应兼容。基于该过程的工作温度选择用于螺栓固定装置的材料,如下表所示:

温度°c(°f)
螺栓螺栓材料 分钟。 MAX。
碳钢 -29 (-20) 300 (572)
A193 B7,地级 -73 (-100) 400 (752)
A193 B6 0(32) 500 (932)
A193 B8 -200 (-325) 575(1067)
A193 B16转椅 0(32) 520 (968)
A193 B17B. -29 (-20) 650 (1202)
718年A913铬镍铁合金 0(32) 750(1382)
A453 GR。660. -29 (20) 538 (1000)

双头螺栓也可以生产“双重认证”,即符合多套ASTM标准(A193 B7双头螺栓可以满足A320 L7的要求;B8和B8m螺柱螺栓也通常符合A193和A320)。

Astm a453螺柱螺栓(高温)

ASTM A453规范覆盖标准660级(A, B, C, D), 651级(A和B类),662级(A和B),和665级(A和B)的螺栓材料,十类的屈服强度从50到120 KSI (345 - 827 MPa),用于高温紧固件等服务,压力容器和法兰。

在ASTM A453螺栓材料覆盖轧制,锻造,或热挤压棒,也螺栓,螺母,螺钉,垫圈,螺柱,螺柱螺栓。
材料应符合规定的碳、锰、磷、硫、硅、镍、铬、钼、钨、钛、铌、铝、钒、硼、铜的含量。

根据ASTM A453,材料应经受拉伸、应力断裂和硬度测试。材料应符合屈服强度、抗拉强度、延伸率、面积收缩率、布氏硬度和洛氏硬度的要求。

还给出了每个材料类的硬化和解决方案处理要求。ASTM A453下最常见的等级是:

  • ASTM A453 660
  • ASTM A453 660 b
  • ASTM A453 660 c
  • ASTM A453 660 d

ASTM A453化学成分

元素 ASTM A453 660级 ASTM A453 651级 ASTM A453 662级 ASTM A453 665级 ASTM A453 668级
0.08马克思 0.28 - -0.35 0.08马克思 0.08马克思 0.08马克思
2.00马克思 0.75-1.5 0.40 - -1.00 1.25 - -2.00 2.00马克思
磷,最大 0.040马克思 0.040马克思 0.040马克思 0.040马克思 0.040马克思
硫磺,最大 0.030最大 0.030最大 0.030最大 0.030最大 0.030最大
1.00马克思 0.30 - -0.80 0.40 - -1.00 0.1 - -0.80 1.00马克思
24.0 - -27.0 8.0 - -11.0 24.0 - -28.0 24.0 - -28.0 17.5 - -21.5
13.5 - -16.0 18.0-21.0 12.0 - -15.0 12.0 - -15.0 13.5 - -16.0
1.00 - -1.50 1.00 - -1.75 2.0-3.50 1.25 - -2.25 1.50马克思
钨钨 ... 1.00 - -1.75 ... ... ...
1.9 - -2.35 0.1-0.35. 1.80 - -2.10 2.70 - -3.30 2.20 - -2.80
钶* ... 0.25-0.6 ... ... ...
0.35马克思 0.35马克思 0.25马克思 0.50最大
0.10 - -0.50 ... ... 0.50最大
0.001 - -0.010 0.001 - -0.010 0.01-0.07 0.001 - -0.010
0.50最大 0.50最大 0.25马克思 ...

ASTM A453螺柱螺栓:机械性能

ASTM A453年级 拉伸,Mpa 产量、Mpa 伸长。%,min. RA %,分钟
ASTM A453 660级 A, b, c 895分钟 585分钟 15 18
D 895分钟 725分钟 15 18
ASTM A453 651级 一个 690分钟 485分钟 18 35
415分钟
B 655分钟 415分钟 18 35
345分钟
ASTM A453 662级 一个 895分钟 585分钟 15 18
B 860分钟 550分钟 15 18
ASTM A453 665级 一个 1170分钟 830分钟 12 15
B 1070分钟 830分钟 12 15
ASTM A453 665级 A&B. 895分钟 858分钟 15 18

ASTM A453螺栓:热处理要求

ASTM A453 solutiona治疗 硬化治疗
660. 一个 1650 +/- 25°F [900 +/- 14°C],保持2小时,最小和液体淬火 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷
B 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,最小值和液体淬火 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷
C 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,最小值和油淬火 1425 +/- 25°F [775 +/- 14°C]保持16小时,空气凉爽,然后达到1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持16小时,气酷
D 1650 +/- 25°F[900 +/-14°C],保持2小时,最小值和液体淬火或 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C]保持16小时,空气凉爽,然后达到1200 +/- 25°F [650 +/- 14°C],保持16小时,气酷
如果有必要达到性能,第二次时效:1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C]保持16h,风冷
1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,最小值和液体淬火
651. 一个 热冷在1200°F [650] min,横截面积减少15%,横截面积减小,1200°F [650°C] min或4h,min
B 在1200°F[650] min下进行冷热加工,断面面积减少15%,在1350°F[730°C] min或4h, min下进行应力消除退火
662. 一个 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,最小值和液体淬火 1350至1400°F[730至760°C],保持20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
B 1950 +/- 25°F[1065 +/-14°C],保持2小时,最小值和液体淬火 1350至1400°F[730至760°C],保持20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
665. 一个 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持3h,最小值,液体淬火 1350至1400°F[730至760°C],保持20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
B 2000 +/- 25°F [1095 +/- 14°C],保持3小时,最小和液体淬火 1350至1400°F[730至760°C],保持20h,炉冷至1200 +/- 25°F[650 +/- 14°C],保持20h,风冷
668. 一个 1650 +/- 25°F [900 +/- 14°C],保持2小时,最小和液体淬火 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷
B 1800 +/- 25°F[980 +/-14°C],保持1小时,最小值和液体淬火 1325 +/- 25°F [720 +/- 14°C] 16h,气酷

A453螺柱螺栓:断裂和延伸时间

年级 测试温度 压力,分钟 时间断裂 伸长
Deg F [C] Ksi Mpa 分钟,h * 分钟%
660. A, b, c 1200年[650] 56 385 One hundred. 5
651. A&B. 1200年[650] 40 275 One hundred. 5
662. A&B. 1200年[650] 55 380 One hundred. 5
665. 一个 1200年[650] 75 515. One hundred. 3.
B 1200年[650] 70 485 One hundred. 5

Astm a320螺柱螺栓(低温)

ASTM A320规范涵盖低温应用的合金钢和不锈钢螺柱螺栓材料。

ASTM A320下的每种合金应符合规定的化学要求。如张力标本所代表的材料,应符合拉伸强度,产率强度,伸长率和硬度方面的特定要求。螺柱螺栓材料应符合规定的冲击能量吸收要求和目标测试温度。

根据ASTM A320规范,制造商应至少对材料进行以下机械试验:冲击试验、拉伸试验和硬度试验。

ASTM A320下最常见的螺柱螺栓材料如下(低温应用):

  • ASTM A320 L7:合金钢,AISI 4140/4142调质
  • ASTM A320 L7M.
  • ASTM A320 L43:合金钢,AISI 4340淬火回火
  • ASTM A320 B8 Class 1:不锈钢,AISI 304,碳化物溶液处理
  • ASTM A320 B8A
  • ASTM A320 B8T
  • ASTM A320 B8TA
  • ASTM A320 B8C
  • ASTM A320 B8M: 1级不锈钢,AISI 316,碳化物溶液处理
  • ASTM A320 B8MA
  • ASTM A320 B8cl2:不锈钢,AISI 304,碳化物溶液处理,应变硬化
  • ASTM A320 B8MCL2:不锈钢,AISI 316,碳化物溶液处理,菌株硬化

ASTM A320螺柱螺栓:机械性能

ASTM A320等级 直径 拉伸,KSI,分钟 产量、KSI,分钟 在温度下,20英尺lbf冲击 艺龙,%,分钟 RA, %,分钟
ASTM A320 L7级 212 125 105 -150°F 16 50
ASTM A320等级L43 到4 125 105 -150°F 16 50
ASTM A320 B8等级1级 全部 75 30. N/A 30. 50
ASTM A320级B8M级1 全部 75 30. N/A 30. 50
ASTM A320 B8等级2级 3.4 125 One hundred. N/A 12 35
78- 1 115 80 N/A 15 35
118- 114 105 65 N/A 20. 35
13.8- 112 One hundred. 50 N/A 28 45
ASTM A320级B8M级2 3.4 110 95 N/A 15 45
78- 1 One hundred. 80 N/A 20. 45
118- 114 95 65 N/A 25 45
13.8- 112 90 50 N/A 30. 45

ASTM A182螺柱螺栓(双工和超双工)

双相钢螺栓

化学成分:

C m 如果 P 年代 Cr N
双2205
() S31803母材
0.03
最大限度
2.0
最大限度
1.0
最大限度
0.03
最大限度
0.02
最大限度
最少:21.0
马克斯:23.0
Min:2.5
马克斯:3.5
最少:4.5
马克斯:6.5
MIN:0.08
最大:0.20
双2205
(S32205)
0.03
最大限度
2.0
最大限度
1.0
最大限度
0.03
最大限度
0.02
最大限度
最小值:22.0
马克斯:23.0
MIN:3.0
马克斯:3.5
最少:4.5
马克斯:6.5
Min:0.14
最大:0.20

机械性能:

年级 抗拉强度
ksi(min)
屈服强度
0.2% ksi(分钟)
伸长率% 硬度(HB)最大
2205 90 65 25 217.

物理性质:

密度
/在3.

电阻率
mW•在
热的
导电率
(BTU / HR•FT•°F)

能力
BTU / LB.•°F.

电阻率
(在x 10-6
在68°F 0.278 27.6 8.7 0.112
在212°F 26.1 9.2 0.119 35.4
在392°F 25.4 9.8 0.127 37.4
在572°F 24.9 10.4 0.134 39.4

超级双螺栓

化学成分:

C Cr N 其他人
0.02 25 7 4 0.27 S = 0.001

机械性能:

极限拉伸强度,ksi 16分钟。
补偿屈服强度ksi 80分钟。
0.1%偏移屈服强度0.2%,ksi 91分钟。
延伸率2英寸,% 15分钟。
洛氏硬度 32最大。
冲击能量,ft.-lbs。 74分钟。

物理性质:

密度 磅/3. 0.28
弹性模量 psi x 106 29
热膨胀系数 x10-6/°F 7.2
68 - 212°F /°F
热导率 英热单位/ h英尺°F 8.7
热容 BTU / LB /°F 0.12
电阻率 w x 10-6 31.5

涂层螺栓

双头螺栓可以涂上涂层,以提高抗腐蚀能力。下面列出了最常见的螺栓涂层类型:

  • 电镀锌
  • 电镀镉
  • 热浸镀锌
  • 聚四氟乙烯涂料
  • 磷酸涂层
  • 化学镀镍
  • Zinc-nickel涂层
  • 铝涂层
  • 银涂层
  • 通过电沉积锌/镍
  • 达克罗处理
  • Geomet

此外,还可提供XYLAN和Xylar涂层:

  • 1070年木聚糖
  • Xylan 1024.
  • Xylar 1

用于螺柱螺栓的Xylan和Xylar涂层有多个优点:

  • 与未涂层螺栓相比,摩擦更低(CoF低至0.02)
  • 增加了螺栓在极端压力下的耐磨性。
  • Stro耐腐蚀和耐化学腐蚀
  • 增加对恶劣天气条件的抗性(如极端阳光,盐水暴露于化学品)
  • 在温度方面更宽的操作范围(从-420°至+550°F,即-250°至285°C)。
  • 便于追溯的彩色编码
  • 柔韧性:木聚糖涂层容易反复弯曲,不断裂
  • 可加工性:多种木聚糖涂层可应用于螺柱螺栓
  • 对螺栓材料附着力强

螺栓螺栓涂层材料

螺柱螺栓和螺母的选择(适用范围和等级)

螺柱螺栓使用的材料取决于多种因素,主要是法兰的材料和管道设计温度:

设计
温度
法兰材料 双头螺栓 重型六角钢螺母
-195°至102°C ASTM A 182 Gr. F304, F304L, F316, F316L, F321, F347 A320 Gr. B8二级 A194 Gr。8
-101°- -47°C ASTM A 350 Gr. LF3 a320 Gr. L7 A 194 Gr. 7
-46°- -30°C ASTM A 350 Gr. LF2 a320 Gr. L7 A 194 Gr. 7
-29°至427°C ASTM A 105. A 193 Gr. B7 A 194 Gr. 2H
428°- 537°C ASTM A 182 GR。F11,F22 A 193 Gr. B16 A 194 Gr. 2H
538°- 648°C ASTM A182 Gr. F11, F22 193克。B8类1 A 194 Gr. 8A
649°- 815°C ASTM A182 Gr. F304 H, f316h 193克。B8M类1 A 194 Gr. 8A

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