出品 |《阀门》期刊

作者 | 星优阀门(上海)有限公司：宋世君；苏州纽威阀门股份有限公司：沈志杰

1概述

螺栓连接具有成本低、结构简单、安装方便等优点，在工业生产中应用广泛。阀门中承受介质压力零部件（以下简称承压件）之间的连接多采用螺栓连接方式。阀门承压件螺栓连接的可靠性直接影响阀门密封性能，在天然气、石化等领域，承压件间螺栓松弛会造成易燃、易爆介质外泄，可能引起火灾、爆炸等严重事故。螺栓预紧可以提高螺栓连接的防松能力和疲劳强度，本文旨在提出一个简单可行的螺栓预紧工艺，供阀门技术人员参考。

2螺栓的尺寸与精度

阀门承压件的连接螺栓通常有两个尺寸系列，米制螺栓和美制螺栓。

2.1 米制螺栓

米制螺栓是牙型符合ISO68-1标准的紧固件，在欧洲和我国机械制造领域广泛使用。阀门制造中使用米制螺栓原则如下：

（1）M30及以下的螺栓应采用粗牙螺纹。

（2）M30以上的螺栓应采用3 mm螺距的细牙螺纹。

（3）螺纹尺寸精度应符合ISO965-2标准6g公差等级。

2.2 美制螺栓

美制螺栓是牙型符合ASME B1.1标准的紧固件，在北美广泛使用。阀门制造中使用美制螺栓原则如下：

（1）直径小于等于1英寸的螺栓应采用（UNC）粗牙螺纹。

（2）直径大于1英寸的螺栓应采用8牙每英寸（8UN）螺纹。

（3）依据ASME B1.1标准，螺栓螺纹精度为2A等级，螺母螺纹精度为2B等级。

3螺栓的预紧润滑

螺栓预紧时，推荐使用润滑剂，有助于降低摩擦系数，减小螺栓预紧扭矩；可以避免螺纹咬伤；提高了螺栓间获得载荷的一致性；降低后续维修拆卸螺栓的难度。有润滑涂层的螺栓和螺母可以不使用润滑剂。

使用螺栓润滑剂的注意事项如下：

（1）保证润滑剂与螺栓/螺母/垫圈材料和阀门介质的化学相容性，避免因润滑剂化学成分而引起材料晶间腐蚀、电化学腐蚀或氧气自燃等危害。

（2）保证润滑剂符合阀门的工作温度范围要求。

（3）螺母接触面与螺栓两端螺纹，应均匀涂抹润滑剂。

（4）使用润滑剂时，应避免固体颗粒污染润滑剂。

4螺栓预紧工具

控制扭矩的螺栓预紧工具主要有3种：手动扭矩扳手、扭矩工具、张力工具。

4.1 手动扭矩扳手

作为使用最广泛的螺栓预紧工具，手动扭矩扳手有很多种，推荐使用可调式手动定扭扳手（图1）。操作方法如下：

（1）根据实际操作需要，选择合适的接头插件。

（2）设定预紧扭矩值，并锁定。

（3）紧固达到设定扭矩值时，会发出“咔嗒”的提示音。

手动扭矩扳手可根据需要自行设定扭矩值，适合多用途使用；其扭矩控制精度较高；适合批量紧固使用。但是，手动扭矩扳手仅适用于直径小于25 mm（1in）的螺栓；仅适用于装配扭矩小于700 N·m（500ft-lb）的螺栓。

图1 可调式手动定扭扳手

4.2 扭矩工具

常用的扭矩工具有气动扭矩扳手、电动扭矩扳手和液压扭矩扳手。

气动扭矩扳手是以高压气源作为动力源的扭矩扳手（图2）。大于500 N·m的定扭矩气动扭矩扳手需要配备扭矩传感器和电磁阀开关，扭矩控制精度高，但尺寸较大，价格比较昂贵。

图2 气动扭矩扳手

电动扭矩扳手是电力驱动的扭矩扳手（图3）。大于200 N·m的定扭矩电动扳手，由于电池的原因，尺寸大，重量重，操作不够便利，不适合狭小空间，价格也比较昂贵。

图3 电动扭矩扳手

液压扭矩扳手是液压系统驱动的扭矩扳手（图4），用于大于500 N·m的螺栓预紧。其优点是输出扭矩大，相比手动扳手输出扭矩增加了几十倍，满足绝大多数螺栓预紧要求；扭矩控制精度高；尺寸小，重量轻，满足空间狭小工况。但是，液压扭矩扳手的操作要求也比较高，需要经过培训的专人操作。

图4 液压扭矩扳手

4.3 张力工具

螺栓张力预紧工具是指液压螺柱拉伸器（图5），用于直径不小于25 mm（1in）的螺栓预紧，工作原理如下：

（1）液压油流入油缸。

（2）油缸产生的载荷转移至拉杆上。

（3）拉杆将载荷直接转移到螺柱上。

（4）由于螺柱的拉伸和连接件的夹紧，螺母从法兰上提起。

（5）使用套筒将向下旋转螺母至结合面，释放压力后继续保持载荷。

图5 液压螺柱拉伸器

液压螺柱拉伸器可以满足所有大尺寸螺栓的预紧要求，其预紧精度高，可以用于水下等特殊工况。但是，液压螺柱拉伸器需要经过培训的专人操作，并且需要留出至少为螺柱直径一倍的露头，价格昂贵。

*本文节选自《阀门 · 学术版》2023年第5期，文章内容不代表《阀门》立场，如有不同观点，可以留言讨论，友好交流，共同进步。