ASME B16.5法兰连接用螺栓长度的取值.pdf

一 2 4 一 论文广场 石 油 和 化工 设 备 2 0 1 4 年 第 1 7 卷 A S M E B 1 6 5 法兰连接用螺栓长度的取值 李尚泽 徐峰 徐 先宾 段旋 魏伟 中国石油集团工程 设计有限责任公司北京分公司 北京 1 0 0 0 8 5 摘 要 A S M E 系各标准之间对螺栓长度有不同的要求 油田地面工程项目中法兰连接螺栓一般按照A s M E B 1 6 5 的推荐 长度选取 而非强制性附录c 中详细介绍了螺栓长度的计算方法 基于对螺栓计算长度和推荐长度之间差值与螺距的关系曲 线的分析 得到由螺栓推荐长度 标准螺距和化整规则等确立的取值方法 关键词 油田地面工程 法兰连接 螺栓长度 A S M E 取值方法 随着海 外油 田地 面工程项 目的不断深入 业 主对技术 图纸和现场施工水平的要求不断提高 工程项 目对螺栓长度准确性 的要求也相应提高 螺栓长度的准确取值在一定程度上体现 了工程公 司的设计水平 根据对伊拉克AHDE B油 田地面改 扩建工程 伊 朗AZ ADE G AN油 田地面工程 乍得 B AOB A B油田扩建项 目I I 期地面工程 的材料技术规 格书等相关文件和轴测图等相关图纸的归纳整理 以及施工现场反馈的 问题 螺栓紧固件常 出现长 度 不够问题 导致 法兰 连接配合失效 这对 于油 田地面工程 现场施 工进度 施 工质量 都产生不可 忽视 的影 响 因此 有 必要针对 目前 油 田地面工 程建设 中法兰 连接用螺栓 的长度取值 问题进行研 究 在油 田地 面工程 中 常用 的螺栓有单头螺栓 和螺柱两种 本文主要研 究的是螺柱 1 l 螺栓长度取值要求 AS ME 体系各标 准之 间对螺栓长度 有着不 同 要求 AS ME B3 1 3 对螺栓长度 的硬性要求 所有 螺母应全部拧入螺栓 如果达不到此要求 但未 完全啮合 的螺纹小于 1 牙时 仍可认为合格 2 而 对于一 定的连接厚度 只有唯 的螺栓 长度 3 AS ME Bl 8 2 1 规定 标准长度的所有螺栓应该小 于等于标准螺纹长度L T AS ME B 1 8 2 1 要求公称 直径小于1 英寸的螺栓总的伸长量小于2 5 倍螺距 大于1 英寸的螺栓小于3 5 倍螺距L4 美 国钢结 构设计 协会AI S C的计算方 法包 括 握 厚 除垫圈外所有 连接 材料的总厚度 加上 以 螺栓直径而 定的一个增量 然 后再 向上化整 A I S C 计算长度 的方法 引用AS ME B1 8 2 6 规定 螺 栓长度是从支撑面到包括端 部的最末端 的尺寸 然后按照0 2 5 英寸的增量向上化整 2 AS ME B 1 6 5 附录C 螺栓长度计算公式 油 田地 面工程项 目中法兰连接螺栓一般 按照 AS ME B1 6 5 的推荐长度选 取 而非强制性附录c 中详细介绍 了螺栓长度的计算方法 AS ME B1 6 5 规定 螺柱采用两个重型六角螺栓配合 在附录I I 里有详细数据表参考 其螺栓数据表中所给的推 荐长度L 不包括两端 的末端加长部分 t P D 倒角等 超 出螺纹长度的部分 厂 Fl ang e T hi c k n es s 图1 常用螺栓长度计算示意图 图片由美国I n t e r g r a p h 公司提供 t 作者简介 李尚泽 1 9 8 9 男 四川人 2 0 1 1 年7 月毕业于西 南石油大学石油工程学院油气储运 工程专 业 大学本科 助理 工程 师 在中石油集团工程设计有限责任 公司北京分公司从事油气 田配管 相关工作 第 1 1 期 李尚泽等A S ME B 1 6 5 法兰连接用螺栓长度的取值 一 2 5一 AS ME B1 6 5 附录C 螺栓计算长度 计算公 式 Lc s B A n 松套连接 的情况 对于环形坡 口的端面连接 需要加上 管子壁 厚 对于其他情况需要参考表格进行计算 A由法 兰 的最 小厚度 法 兰厚度 允许偏差 加厚 螺母厚度等六个参数计算 凸面 凸凹面和 槽榫面法兰 的垫 片厚度 取3 0 mm 0 1 2 英寸 AS ME B1 6 5 规定环垫接头法兰间距近似值参考附 录表格 应该 明确的是 AS ME B1 6 5 单头螺栓 的 推荐 长度是包括端部伸长量 的 而螺柱 的推荐长 度 不包括端 部 AS ME B1 6 5 指 出 因锻造 铸造 法 兰的螺栓支承面 的局 部加 工或背面加工产生 的 法兰 正公差与公称直径有关且符合MS S S P 9 的规 定 3螺栓计算长度曲线分析 按 照AS ME B1 8 3 1 2 有 关螺栓 长度增量 的描 述 长度在 1 0 英寸 以下的螺栓应该 以0 2 5 英寸 的 增量化整 1 0 英 寸以上按照0 5 英寸的增量进行化 整 该标准还规定螺柱端部不得超过U U 等 于2 倍螺距 AS ME B1 8 2 1 也规定一端伸长量小 于2 倍螺距 螺距确 定与螺栓 的牙 型和 配合等级有关 外 螺纹配合等 级分为 1 A 2 A 3 A 牙 型有UNC UNF等 如 公 称 直 径 为0 5 英 寸 螺 栓 螺距 从 0 7 9 3 8 mm 1 1 9 5 3 8 mml N有5 个取值 按照AS ME B1 6 5 附录C公式计算 1 5 0 磅级法兰配 合 UNC牙 型 3 A等级 的螺栓 得到计算长度L 与推荐长 度L 的关系 曲线如 图2 图2 A S M E B 1 6 5 计算长度L c s B 与推荐长度L s s B 的关系 利用E X CE L自带的COR R E L函数计算两个数 据组的相 关系数为0 9 9 6 说明两组数据相关系数 较高 通过 以上 曲线发现 计算长度化整取值后 大于推荐长度 其差值与螺距P 的关系如 图3 螺 距p 与螺栓 的牙型有关 牙型分为粗牙 UNC 和细 牙 UNF 具体数据 可 由AS ME B1 8 3 1 2 查询得 出 长度差值与螺距需要满足AS ME Bl 8 3 1 2 里两 端伸长量之和小于4 倍螺距的要求 i 图3 长度差值与螺足 E p 的关系 以上关系图说明以下两点结论 1 螺栓计算长度与推荐长度 的差值平均为2 倍 螺距 这部分差值可做伸长量考虑且符合U 2 p 的要求 2 在保证螺栓长度和机械强度的前提下 尽 量选用粗牙 螺栓 能保证最大伸 长量U 在2 倍螺距 两端4 倍螺距 的范围 通 过对AS ME B l 6 5 对螺栓长度 取值要求 的 对 比分析 可确 立 螺柱 长度 取 值 方法 AS ME B1 6 5 规定螺栓长度L 加上2 倍的标准螺距再按照 B1 8 3 1 2 的化整规则进行取值 根据该方法得到的 计算长度L 与计算长度L 的关系见图4 0 0 4 0 2 0 0 05 B s j l 5 2 2 5 3 3 5 s 0 8 1 0 i l 1 4 掉1 8 2 0 2 壤 兰台橼直经 美日 图4 L c s B 与L c s B 的关系 7 S 4 2 i 0 一 舞 募警善 薹船薹 蕾 鹫 2 6 论文广场 石 油 和 化工 设备 2 0 1 4 年第 1 7 卷 利 用 CORR EL函数 计算 两个 数 据组 的相 关 系数 为0 9 9 6 说 明利用 该方法得 到的计 算长度 L c 符合AS ME 标准的要求 4 结语 基 于对螺栓 计算长度 和推 荐长度之间差值与 螺距 的关系 曲线的分析 得到 由螺栓推荐长度 标准螺距和化整规则等确立的取值方法 螺栓长 度 的取值不仅依靠AS ME B1 6 5 标准 中的推荐值来 选择 还需要考虑螺栓 自身的牙型 配合等级等 因素 通过研 究AS ME标准系列螺栓计算长 度与 推荐长度 的关系 对螺柱 的推荐长度增加适当 的 伸 长量较为符合工程需要 在实际工程应用中 还应考虑具体的施工安装位置 法兰等连接件长 度 来选择相 应的螺栓长度才可 减少频繁的设计变 更 参考文献 1 S H T 3 0 5 1 2 0 0 4 石油化工配管工程术语 S 2 AS ME B 3 1 3 P r o c e s s P ip i n g S 2 0 1 2 f P a r a 3 3 5 2 3 3 归正 高强度螺栓长度的确定 A 中国工程机械学会2 0 0 3 年年会论文集 c 上海 2 0 0 9 1 5 9 1 6 1 f 4 1 AS ME B l 8 2 1 S q u a r e He x He a v y He x a n d As k e w He a d Bo l t s a n d He x He a v y He x He x F l a n g e L o b e d He a d a n d La g S c r e ws I n c h S e r i e s S 2 0 1 0 3 7 f 5 1 AS ME B 1 6 5 Pi p e F l a ng e s a n d Fl a n g e d Fi t t i n g NPS 1 2 Th r o u g h NPS 2 4 Me t r i c i n c h S t a n d a r d S 2 0 0 9 Pa r a 6 1 0 2 Pa r a 7 4 f 6 AS ME B 1 8 3 1 2 C o n t i n u o u s a n d D o u b l e E n d S t u d s I n c h S e r e s I S 2 o o 8 7 1 AS MEB1 1 U n j 丘 e dI n c h S c r e w1 1 l r e a d s C O Na n d UN R1 h r e a d F o r m S 2 0 0 3 8 1 AS ME B1 8 2 6 S u p p l e me n t t o AS ME Bl 8 2 6 F a s t e n e r s f o r U s e in S t r u c t u r a l A p p l i c a t i o n s S 2 0 0 6 2 1 8 1 9 陈治 王朝阳 程鹏 关于高强螺检长度取值 问题的探 讨 A 第三届全国钢结构工程技术交流会论文集 c 西安 2 0 1 0 5 8 2 5 8 3 Il5 淮 D 1 o 8 0 7 修回日期 2 O l a o 9 2 2 广东化工 2 0 1 5 年征订及征稿启事 欢迎全国作者投稿订阅 本刊为职称资格评审认定刊物 广 东化工 半月刊 创 刊于 1 9 7 4 年 发行 国 内外 刊 号为 C N 4 4 1 2 3 8 T Q I S S N 1 0 0 7 1 8 6 5 大 1 6 开 每 月 1 5 日及3 0 日出版 在线 投稿 网址是 WW W g d c h e m c o rn 本刊被美 国 化学文摘 重 点收录 中国核 心期 刊 遴选 数据库 收录和 中国学术期刊光 盘版 收录 第七届全 国石油和化工行业优秀报 刊一等奖 在全 国 化工刊物界享有很高声誉 适合在化工行业的企业 高等院校 研究院所从事管理 科研 工程设计与施工 教学 生产及一切与化工事业相关的人士阅读 主要栏 目 试验与研究 专论与综述 分析测试 环境保护 材料合成与加工改性 化工设计及装备 教 学与实践 化工新能源等 适合 的专 业有 石油 化工 医药化 工 农 药化肥 日用 化工 燃气化 工 化 学建材 电化 学 工业水 处 理 涂料与胶粘剂 生物化工 食品化工等 全年 订费 全年2 4 期 国内订价为4 8 0 元 份 境外 订价为3 8 4 美元 份 订阅办法 选一