一、美標螺栓材料的選用
1. 高強度螺栓
許用應力值不低于ASTM A193 B7級應力值的螺栓材料被視為高強度螺栓。這些材料和強度相當的其他材料可用于任何法蘭接頭。
2. 中強度螺栓
列于ASME B16.5的中強度螺栓材料和強度相當的其他材料,可用于任何法蘭接頭,只要用戶能證明這些螺栓與所選墊片的密封能力和在預期操作條件下維持接頭密封的能力。
3. 低強度螺栓
最小規(guī)定屈服強度不大于30kpsi的螺栓材料被視為低強度螺栓。列于ASME B16.5中。這些材料和強度相當的其他材料僅能用于150磅級、300磅級的法蘭接頭
用低強度碳鋼螺栓連接的法蘭不應用于溫度400F以上或-20℉以下。
二、螺栓孔
螺栓孔數應為4的倍數,孔距應相等,成對的螺栓孔應跨中管件的中心線。
三、螺栓尺寸
兩端帶螺紋或全長帶螺紋的雙頭螺柱,或螺栓可用作法蘭螺栓。螺栓、雙頭螺柱和螺母的推薦尺寸和推薦的螺栓材料見 ASME B16.5。
四、螺栓長度的選用
ASME體系各標準之間對螺栓長度有著不同要求,見圖5.2.5。
①. ASME B31.3對螺栓長度要求:所有螺母應全部擰入螺栓。如果達不到此要求,但未完全嚙合的螺紋小于1牙時,仍可認為合格。而對于一定的連接厚度,只有唯一的螺栓長度。
②. ASME B18.2.1要求:標準長度的所有螺栓應該小于等于標準螺紋長度,公稱直徑小于1in的螺栓總的伸長量小于2.5倍螺距,大于1in的螺栓小于3.5倍螺距。
③. 美國鋼結構設計協會AISC的計算方法包括握厚(除墊圈外所有連接材料的總厚度)加上以螺栓直徑而定的一個增量,然后再向上化整。AISC計算長度的方法引用ASME B18.2.6規(guī)定,螺栓長度是從支撐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推薦螺栓長度的選取非強制性的,規(guī)范附錄C中詳細介紹了螺栓長度L的計算方法。ASMEB16.5附錄C“螺栓計算長度”計算公式:L=A+n,A由法蘭的最小厚度、法蘭厚度允許偏差、加厚螺母厚度等六個參數計算,凸面、凸凹面和槽樺面法蘭的墊片厚度取3.0mm(0.12in),n是螺栓長度的負公差。松套連接的法蘭,對于環(huán)形坡口的端面連接,需要加上管子壁厚。對于其他情況需要參考表格進行計算。
ASME B16.5規(guī)定環(huán)墊接頭法蘭間距近似值參考附錄表格。ASME B16.5單頭螺栓的推薦長度是包括端部伸長量的,而螺柱的推薦長度不包括端部。見圖5.2.6。ASME B16.5指出因鍛造、鑄造法蘭的螺栓支承面的局部加工或背面加工產生的法蘭正公差與公稱直徑有關且符合MSS SP-9的規(guī)定。
螺栓長度的取值可從ASMEB16.5中的推薦值來選擇,但是,還需要考慮螺栓自身的牙型、施工安裝位置、連接件長度等因素。RF、RTJ法蘭用螺栓的規(guī)格和長度,Class150見表5.2.8,Class300見表5.2.9,Class600 見表5.2.10,Class900見表5.2.11,Class1500見表5.2.12,Class2500見表5.2.13。
表5.2.9~表5.2.13備注:1螺柱長度的尺寸公差:長度≤12in,±1.6mm;長度>12in而≤18in,±3.2mm;長度>18in,±6.4mm。2螺柱的長度不包括端部倒角螺紋的長度。
五、大于24英寸的法蘭螺栓的選用
大于24英寸的法蘭螺栓的選用見ASME B16.47。
六、工程應用
某3英寸蒸汽管道,設計溫度360℃,設計壓力1.7MPa,工作溫度260℃,工作壓力1.2MPa,Class300RF法蘭閘閥的螺栓,按表5.2.9選用,8套3/4in螺栓螺母,長度為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)。