螺栓定力矩紧固在装置检修中的应用

王燕文

摘  要：螺栓连接是应用非常广泛的可拆卸连接方式，在装置检修过程中，螺栓紧固质量成为装置检修质量的一项重要内容。螺栓定力矩紧固是一种科学的、有效的紧固技术。本文依据设备检修标准规范，从定力矩紧固的实际操作应用入手，分析如何保证螺栓定力矩紧固在装置检修中的合理运用。分析螺栓定力矩紧固测定标准的要求，力矩紧固机理及操作不当的后果和定力矩紧固失效的原因分析。分析定力矩紧固的实际应用方法，以及选定扭矩紧固扳手的操作注意事项。根据螺栓定力矩紧固的特点，分析螺栓定力矩在装置检修中的应用前景。

关键词：螺栓定力矩;紧固件;装置检修

引言

在装置检修中，为防止螺栓因紧固力矩偏小，或因螺栓紧固不均匀而导致法兰面紧密性差，进而导致气密检查不顺利或装置开工时出现泄漏等问题的发生。一般螺纹连接时都需要一定的预紧力，若预紧力过大，会导致螺纹损坏，垫片压死失去弹性。现在的装置，尤其是一些老装置普遍存在法兰并不是统一标准，多数存在多种标准，而且同一法兰连接，螺栓存在长短不一、粗牙细牙、粗细不一的问题，这些问题都导致法兰紧固难度增大。采用定力矩紧固，可以从源头把控，根据不同的标准的法兰连接要求，同一配对法兰采用符合标准要求的垫片及螺栓等。在装置检修操作中，根据检修实际需要，确定符合螺栓定力矩紧固操作的施工方案。

1 螺栓定力矩紧固测定要求

控制法兰盘的强度，按照实际拧紧力矩水平，注意力度变化，避免法兰承受强度过大从而导致破坏问题的发生。评估螺纹的强度标准量，在合理的力矩作用下，避免螺纹出现可能存在的脱扣现象。拧紧力矩，注意螺纹旋紧下的螺纹和螺母可能受到的损害量情况。按照旋转拧紧的扭矩比例关系，分析旋转扭矩和限定扭矩值水平。按照螺栓螺母的连接方式，给定合理的紧固力矩值。联合体内的压力范围和内压力水平，分析确定体量变化。按照设计规范要求，对螺栓拧紧力矩进行评估，充分考虑垫片、螺栓强度、法兰盘强度的性能，保证力矩的合理应用。按照垫圈基本性能的前提下，不因拧紧力矩小导致泄漏问题。按照拧紧力矩的规范要求，注意垫片的压力水平，注意场内压力强可能导致的泄漏风险问题。提升螺栓的强度量水平，不拧紧力矩，控制螺栓的屈服强度破坏水平，在合理的拧紧后确定大概螺纹连接的预期应力，控制不大于实际屈服力。

2 定力矩紧固机理及操作不当的后果

螺栓连接操作中若受轴向承载力的作用，扭紧力矩使接合面上产生压力。受外载荷作用的抵消后的剩余预紧力是接合面上的压紧力。螺栓连接操作中若受横向承载力的作用，主要依靠摩擦力来抵抗外部载荷量，预紧力决定了法兰间的密封。而预紧力的施加来源于力矩。如果力矩施加不足，导致预紧力不足，严重时可能出现螺栓松垮的情况，连接件接合面可能出现泄露的风险。如果力矩施加过大，导致预紧力过大，严重时可能出现螺栓拧断，以及垫片压缩没有弹性等情况，最终导致连接件再次拆卸时困难。

3 定力矩紧固失效的原因分析

为了更好的紧固，从多个方面分析力矩紧固失效的原因。需要通过对角选定紧固的方法，分析效率较低的情况下，螺栓预紧固均匀对称不足的原因。按照预期紧力作用、螺栓、垫片的操作方式，对压力水平进行评估，分析导致弹性弱的原因。结合螺栓整体使用寿命可能导致作用力下降的原因，造成预紧力下降，进而导致的密封失效的原因。对拧紧螺栓的紧固方式分析，其中包含预紧力，拧紧力，螺栓直径，螺纹表面与法兰的光洁度水平等原因分析。

4 定力矩紧固的实际应用方法

螺栓紧固连接操作过程中，螺栓预紧力控制大体分为五种。其中包含拧紧力矩控制预紧力、利用转角控制预紧力、通过螺母转角控制预紧力、通过螺栓伸长量控制预紧力、通过液压拉伸器控制预紧力。按照正常的装配操作要求，最常见的是螺栓轴向预紧力作用方法，可以通过转矩之间的衔接，有效地控制轴向作用的预紧力水平。在法兰紧固过程中，以往常见的是使用手动方式，调整扭力扳手，保证扭力扳手最终可以完成力矩控制。随着产业化进程的快速发展，液压扭矩扳手开始普遍使用，并在装置检修中逐步拓展使用。

在实际使用中，要按照螺栓预紧力作用，均匀地调整对称作业的操作要求，实施精准化操作，降低泄露率水平，提高装置的整体检修质量水平。

4.1 扭矩扳手和扭矩操作值的评估选定

根据现场的不同工作操作环境要求，结合扭矩值变化大小进行分析。选定扳手的型号和扳手的最小值和最大值。在选定扳手过程中，需要确定实际可以选定的型号。根据扭矩值选定所用的扭矩扳手，保证扭矩值在选定扳手的能力范围在30%至70%之间，保证扭矩输出的精准度，保证扭矩设备厂家能有效提供评估。

4.2 使用前的注意事项

紧固前要查验施工人员是否经过定力矩紧固的培训，是否明白螺栓紧固机具的使用。查看螺栓与螺母之间螺纹副的啮合情况，确认螺栓与螺母之间、螺母与法兰之间是否涂有二硫化钼润滑剂，旧螺栓是否经过柴油浸润和清洗，以及同一法兰面所使用的螺栓是否同一，且材质符合要求。重点检查法兰密封面的情况，保证密封面的粗糙度符合规范要求。检查垫片的规格及材质，确保所使垫片符合使用规范及装置检修要求。通过初步判定分析，确定螺栓螺母的新旧及疲劳状态，判断螺栓初步力矩大小，分析力矩大小松开是否合适。注意使用游标卡尺配合检查，确定法兰周围间隙均匀，误差在允许范围内。

5 螺栓定力矩在装置检修中的应用前景

石化行业火灾爆炸事故56%是由泄漏问题引起的，其中95%的泄漏是由法兰泄漏引起的，这就要求解决静密封点泄漏，实现对装置泄露的“源头控制”，成为装置检修的一项重要工作，螺栓定力矩紧固通过科学的预紧力计算、合理的机具选型、标准的作业流程，能够大幅减少热紧的可能性，降低带溫带压紧固的风险，能够有效的降低法兰泄漏率，并且有效的减少检修保运时间，缩短设备乃至装置的检修周期，降低检修设备零配件的消耗，有效的降低法兰泄漏率，避免因法兰泄漏带来的火灾、爆炸等事故的发生，提高石化企业持续盈利的能力，实现企业的社会价值。

结语

综上所述，螺栓紧固操作过程中，加强对螺栓紧固操作工序的管理。分解螺栓紧固操作流程，强化操作规范，严格控制每一道工序质量，并做到有检验、有记录，形成数字化档案。螺栓定力矩紧固在装置检修中使用时，重视装置检修流程控制，从实际检修情况入手，提前制定螺栓定力矩的使用部位。在检修中，要根据检修进度严格把控螺栓定力矩紧固的进度。检修后对紧固新技术使用情况进行总结评估，根据评估结果，完善螺栓定力矩在装置检修中的操作要求，逐步提升螺栓定力矩紧固的操作标准水平，确保螺栓定力矩紧固在装置检修中的合理使用。

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