一、美标螺栓材料的选用
1. 高强度螺栓
许用应力值不低于ASTM A193 B7级应力值的螺栓材料被视为高强度螺栓。这些材料和强度相当的其他材料可用于任何法兰接头。
2. 中强度螺栓
列于ASME B16.5的中强度螺栓材料和强度相当的其他材料,可用于任何法兰接头,只要用户能证明这些螺栓与所选垫片的密封能力和在预期操作条件下维持接头密封的能力。
3. 低强度螺栓
最小规定屈服强度不大于30kpsi的螺栓材料被视为低强度螺栓。列于ASME B16.5中。这些材料和强度相当的其他材料仅能用于150磅级、300磅级的法兰接头
用低强度碳钢螺栓连接的法兰不应用于温度400F以上或-20℉以下。
二、螺栓孔
螺栓孔数应为4的倍数,孔距应相等,成对的螺栓孔应跨中管件的中心线。
三、螺栓尺寸
两端带螺纹或全长带螺纹的双头螺柱,或螺栓可用作法兰螺栓。螺栓、双头螺柱和螺母的推荐尺寸和推荐的螺栓材料见 ASME B16.5。
四、螺栓长度的选用
ASME体系各标准之间对螺栓长度有着不同要求,见图5.2.5。
①. ASME B31.3对螺栓长度要求: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。而对于一定的连接厚度,只有唯一的螺栓长度。
②. ASME B18.2.1要求:标准长度的所有螺栓应该小于等于标准螺纹长度,公称直径小于1in的螺栓总的伸长量小于2.5倍螺距,大于1in的螺栓小于3.5倍螺距。
③. 美国钢结构设计协会AISC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。AISC计算长度的方法引用ASME B18.2.6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0.25in的增量向上化整。
ASME B16.5推荐螺栓长度的选取非强制性的,规范附录C中详细介绍了螺栓长度L的计算方法。ASMEB16.5附录C“螺栓计算长度”计算公式:L=A+n,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、凸凹面和槽桦面法兰的垫片厚度取3.0mm(0.12in),n是螺栓长度的负公差。松套连接的法兰,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。
ASME B16.5规定环垫接头法兰间距近似值参考附录表格。ASME B16.5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。见图5.2.6。ASME B16.5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MSS SP-9的规定。
螺栓长度的取值可从ASMEB16.5中的推荐值来选择,但是,还需要考虑螺栓自身的牙型、施工安装位置、连接件长度等因素。RF、RTJ法兰用螺栓的规格和长度,Class150见表5.2.8,Class300见表5.2.9,Class600 见表5.2.10,Class900见表5.2.11,Class1500见表5.2.12,Class2500见表5.2.13。
表5.2.9~表5.2.13备注:1螺柱长度的尺寸公差:长度≤12in,±1.6mm;长度>12in而≤18in,±3.2mm;长度>18in,±6.4mm。2螺柱的长度不包括端部倒角螺纹的长度。
五、大于24英寸的法兰螺栓的选用
大于24英寸的法兰螺栓的选用见ASME B16.47。
六、工程应用
某3英寸蒸汽管道,设计温度360℃,设计压力1.7MPa,工作温度260℃,工作压力1.2MPa,Class300RF法兰闸阀的螺栓,按表5.2.9选用,8套3/4in螺栓螺母,长度为110mm(STUD BOLT/HEX.NUT,ASME-B18.2.1/B18.2.2,ASTM A193-B7/ASTM A194-2H,FULL THRD/HEAVY NUT-110 mm Length)。