CN112091589A - 大直径密集螺栓的紧固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大直径密集螺栓的紧固方法，包括以下步骤：步骤1、紧固前准备工作；步骤2、根据需紧固螺栓数量设计对应紧固方案；步骤3、进行紧固作业。本发明大大降低了紧固次数，提高了工作效率，节约成本，本发明还优化了紧固次序，通过分组间隔紧固，逐步降低预紧力，达到紧固的最佳效果，省时省力，高效可靠。
Description
技术领域
本发明属于螺栓的紧固技术领域，特别涉及一种大直径密集螺栓的紧固方法。
背景技术
在石油化工领域中，螺栓紧固的目的就是为了确保压力容器在使用过程中不会发生泄漏。对于大直径密集螺栓的预紧，现有技术是使用液压拉伸器或液压扭力扳手，遵循十字交叉的原则，按照预紧力从低到高依次递增，分级进行紧固。分级原则一般是按照螺栓最终预紧力大小的30％；70％；100％；100％而分为四级。
一般的被紧固螺栓的直径越大，其所需要的预紧力也就越大，同时螺母作用在法兰接触表面上所产生的正压力也就越大。对于大直径密集螺栓如果按照现有技术进行紧固，存在如下弊端。
1.使用液压扭力扳手
使用液压扭力扳手对大直径螺栓进行紧固时，据测算扭力扳手有超过30％的功效都消耗在，用于克服摩擦阻力之上了。这对螺栓的紧固是很不利的，并且螺栓的直径越大、预紧扭矩越大，预紧后的效果就越不理想。同时螺栓、螺母还经常会出现被研伤的现象。
2.使用液压拉伸器
同时使用四个液压拉伸器，按照从低到高分四级进行紧固，是目前紧固大直径密集螺栓最为广泛应用的技术。不难看出当具有16个螺栓的法兰，按现有技术分四级进行紧固，螺栓所需紧固的总次数为：16×4＝64(次)，依此类推20个螺栓的法兰，螺栓所需紧固的总次数为：20×4＝80(次)；24个螺栓的法兰，螺栓所需紧固的总次数为：24×4＝96(次)……当同一法兰上所需紧固的螺栓数量较少时，采用现有技术进行紧固时尚感觉不到太大弊端。但由于螺栓每紧固一次，就要手工拆装一次液压拉伸器，当同一法兰上所需紧固的螺栓数量很多时，现有紧固技术的费时，耗力等弊端就显现出来了。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了大直径密集螺栓的紧固方法，解决对大直径密集螺栓紧固时，耗时长及工人劳动强度大和可靠性差等技术问题。
本发明采用的技术方案是：一种大直径密集螺栓的紧固方法，包括以下步骤：
步骤1、紧固前准备工作；
步骤2、根据需紧固螺栓数量设计对应紧固方案；
步骤3、进行紧固作业；
步骤3.1、使用螺母套扳手将法兰盖上全部n个螺母快速的手动紧固；
步骤3.2、将螺栓平均分组，并用记号笔对螺栓进行标识，螺栓个数用1,2,3,4……n标记，分组用一，二，三，……N标记，其中n＞N；
步骤3.3、分大组，将一，二，三，……N小组以两个不相邻的小组组成一个大组的方式进行分大组，N为奇数时最后未匹配分大组的小组单独成为一个大组；
步骤3.4、第一大组预紧，选择一个大组，将液压拉伸器分别装到该大组其中一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的P％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，然后再从正面对剩余小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下，
然后将液压拉伸器分别装到该大组另外一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的P％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，然后再从正面对剩余其他小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下；
步骤3.5、第二大组预紧，将液压拉伸器分别装到该大组其中一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的Q％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下，然后将液压拉伸器分别装到该大组另外一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的Q％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下；
步骤3.6、按照步骤3.5所述方法对剩余未进行液压拉伸器紧固的大组分别进行紧固，预紧力为给定预紧力的M％。
进一步优化，步骤1的紧固前准备工作包括密封面及密封垫片的清洁检查和螺栓、螺母的试装和润滑以及根据所要紧固螺栓的规格尺寸，选择与其匹配的液压拉伸器。
进一步优化，步骤3.2中所述的标识方法是数字1,2,3,4……n标记在螺栓的头部，数字一，二，三，……N标记到法兰盖上螺母附近，按照一，二，三，……N，一，二，三，……N，一，二，三，……N，一，二，三，……N的顺序对应标记全部n个螺栓对应位置。
进一步优化，步骤3.3的分大组方式为将一，二，三，……N小组进行分大组，当N为偶数时，按照“一”与“N/2+1”为一组、“二”与“N/2+2”为一组、“三”与“N/2+3”……两两小组成一个大组，当N为奇数时，按照“一”与“N/2+0.5”为一组、“二”与“N/2+1.5”为一组、“三”与“N/2+2.5”……两两小组成一个大组，最后一个大组为剩余的第N小组。
进一步优化，步骤3.4～3.6中需要手动紧固的螺母用螺母套扳手进行紧固。
进一步优化，步骤3.4～3.6中P、Q、M为等差数列，P、Q、M的范围是120≤M＜Q＜P≤150。
进一步优化，步骤3.7完成后，按照100％的预紧力对所有螺栓进行复检。
进一步优化，步骤3.2～3.6中n＝24，N＝六，将所有螺栓平均分成六组，每组4个螺栓，然后使用4个液压拉伸器，按照一与四、二与五、三与六分三大组、第一大组预紧力为给定预紧力的150％，第二大组预紧力为给定预紧力的140％，第三大组预紧力为给定预紧力的130％，分别按照步骤3.4～3.6进行预紧。
进一步优化，步骤3.2中将所有螺栓平均分成两组，然后使用所需紧固螺栓数量一半的液压拉伸器，同时对50％的螺栓进行预紧，将剩余50％的螺栓手动紧固，完成后再将两组对调，对手动紧固的50％的螺栓使用液压拉伸器进行预紧，另一组螺栓手动紧固。
本发明的有益效果是：
1、每组螺栓预紧力的设定是由高到低进行设计分级，高效可靠；
2、每个螺栓含复检在内最多紧固两遍，节约成本，省时省力，操作简单。
附图说明
图1为大直径密集螺栓结构示意图；
图2为紧固方法分组标记示意图。
附图标记：1-螺栓 2-螺母 3-垫圈 4-密封垫片 5-法兰盖 6-法兰
具体实施方式
如图1，下面以具有24个大直径螺栓1需要紧固的法兰6为实施例，并结合附图对本发明技术作进一步具体的阐述说明。
一、螺栓1紧固前的准备工作
首先对密封面及密封垫片4的清洁检查。螺栓1安装前对密封面及密封垫片4进行仔细检查，确保没有影响密封效果的磕碰划伤等缺陷存在，并使用适当的清洗剂将密封面及密封垫片4清洗干净，去除油污锈蚀等污物。这一环节虽然看似简单但却是螺栓1紧固后，能否达到最终紧固目的中至关重要的一环。
然后对螺栓1、螺母2进行试装和润滑。螺栓1、螺母2按照标记的硬度值进行选配并保证其差值≧30HB，选配的目的是为了防止螺栓1和螺母2在紧固过程中发生研伤、卡死现象。
选配合格后进行试装，螺母2在螺栓1的有效行程内确保转动灵活，无卡阻、别劲现象，法兰盖5外侧的螺栓1露出螺母2的长度应至少保证一个螺母2的厚度，以便于使用液压拉伸器来进行紧固。紧固前，螺栓1与螺母2，螺母2与垫圈3间可涂抹适量的润滑剂，以减少摩擦阻力。
然后是紧固工具的选择，根据所要紧固螺栓1的规格尺寸，选择与其匹配的液压拉伸器。检查所选定的液压拉伸器及其配套液压系统能够正常运行使用。
二、紧固方案的设计和实施步骤
实施例1：
本实施例中：n＝24,N＝六。
第1步，先使用螺母套扳手将法兰盖5上所有24个螺母2快速的手动紧固。
这样做的目的是：1、使螺栓1产生初步的较小预紧力；2、确保液压拉伸器在初次紧固时不至于因法兰间隙过大而出现超行程的现象。
第2步，如图2所示，用记号笔对螺栓1进行标识，标记数字要清晰工整。其中数字1,2,3,4……24标记在螺栓1的头部，其目的是为了便于紧固后在压力试验过程中一旦出现泄漏或其它问题时能快速准确找到问题位置。数字一，二，三，四，五，六标记到法兰盖5上螺母2附近，其目的是为了方便紧固时分组用，防止紧固过程中液压拉伸器装错位置。
第3步，将四个液压拉伸器分别装到标记有4个“一”的螺栓1上进行紧固，预紧力为给定预紧力的150％。当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对标有4个“一”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后液压泵先不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标有“二”和“六”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。然后再从正面对剩余标有“三”、“四”、“五”的螺母2用螺母套扳手进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第4步，将四个液压拉伸器分别装到标有4个“四”的螺栓1上进行紧固。预紧力为给定预紧力的150％，当液压泵的压力达到预定力值后停泵保压，分别对标有4个“四”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后同样液压泵不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标记为“三”和“五”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。而后再从正面对剩余标记为“一”、“二”、“六”的螺母2用螺母套扳手进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第5步，将四个液压拉伸器分别装到标有4个“二”的螺栓1上进行紧固。预紧力为给定预紧力的140％，当液压泵的压力达到预定值后停泵保压，分别对标有4个“二”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后同样液压泵不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标记为“一”和“三”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第6步，将四个液压拉伸器分别装到标有4个“五”的螺栓1上进行紧固。预紧力为给定预紧力的140％，当液压泵的压力达到预定值后停泵保压，分别对标有4个“五”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后液压泵同样不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标记为“四”和“六”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第7步，将四个液压拉伸器分别装到标有4个“三”的螺栓1上进行紧固。预紧力为给定预紧力的130％，当液压泵的压力达到预定值后停泵保压，分别对标有4个“三”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后液压泵同样不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标记为“二”和“四”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第8步，将四个液压拉伸器分别装到标有4个“六”的螺栓1上进行紧固。预紧力为给定预紧力的130％，当液压泵的压力达到预定值后停泵保压，分别对标有4个“六”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后液压泵同样不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标记为“一”和“五”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第9步，按照100％的预紧力对所有螺栓1进行复检，可进行复检也可以不进行复检。
实施例2：
本实施例中：n＝24,N＝二。
第1步，同实施例1.
第2步，用记号笔对螺栓1进行标识。其中数字1,2,3,4……24标记在螺栓1的头部，数字一，二，一，二……一，二标记到法兰盖5上螺母2附近。
第3步，将十二个液压拉伸器分别装到标记有12个“一”的螺栓1上进行紧固，预紧力为给定预紧力的130％。当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对标有12个“一”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后液压泵先不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标有“二”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第4步，将十二个液压拉伸器分别装到标有12个“二”的螺栓1上进行紧固。预紧力为给定预紧力的120％，当液压泵的压力达到预定值后停泵保压，分别对标有12个“二”的螺母2进行紧固。螺母2紧固结束后同样液压泵不要卸压，用螺母套扳手从背面分别对每个液压拉伸器两侧标记为“一”的螺母2进行手动紧固，直至转不动为止。手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下。
第5步，按照100％的预紧力对所有螺栓1进行复检，可进行复检也可以不进行复检。
以具有24个大直径螺栓1需要紧固的法兰6为例，包含复检在内，本发明一共需要使用液压拉伸器紧固24X2＝48次，如果按照现有技术的紧固方法需要使用液压拉伸器紧固24X4＝96次，本发明大大降低了紧固次数，提高了工作效率，节约成本。本发明还优化了紧固次序，通过分组间隔紧固，按照第一组、第四组、第二组、第五组、第三组、第六组的顺序，逐步降低预紧力，达到紧固的最佳效果，省时省力，高效可靠。
Claims (9)
1.一种大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、紧固前准备工作；
步骤2、根据需紧固螺栓数量设计对应紧固方案；
步骤3、进行紧固作业；
步骤3.1、使用螺母套扳手将法兰盖上全部n个螺母快速的手动紧固；
步骤3.2、将螺栓平均分组，并用记号笔对螺栓进行标识，螺栓个数用1,2,3,4……n标记，分小组用一，二，三，……N标记，其中n＞N；
步骤3.3、分大组，将一，二，三，……N小组以两个不相邻的小组组成一个大组的方式进行分大组，N为奇数时最后未匹配分大组的小组单独成为一个大组；
步骤3.4、第一大组预紧，选择一个大组，将液压拉伸器分别装到该大组其中一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的P％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，然后再从正面对剩余小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下，然后将液压拉伸器分别装到该大组另外一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的P％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，然后再从正面对剩余其他小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下；
步骤3.5、第二大组预紧，将液压拉伸器分别装到该大组其中一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的Q％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下，然后将液压拉伸器分别装到该大组另外一个小组的螺栓上，预紧力为给定预紧力的Q％，当液压泵的压力值达到预定值后停泵保压，分别对该小组的螺母进行紧固，螺母紧固结束后液压泵先不要卸压，从背面分别对每个液压拉伸器两侧相邻小组的螺母进行手动紧固，直至转不动为止，手动紧固结束后液压泵卸压，将液压拉伸器复位拆下；
步骤3.6、按照步骤3.5所述方法对剩余未进行液压拉伸器紧固的大组分别进行紧固，预紧力为给定预紧力的M％。
2.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤1的紧固前准备工作包括密封面及密封垫片的清洁检查和螺栓、螺母的试装和润滑以及根据所要紧固螺栓的规格尺寸，选择与其匹配的液压拉伸器。
3.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤3.2中，所述的标识方法是数字1,2,3,4……n标记在螺栓的头部，数字一，二，三，……N标记到法兰盖上螺母附近，按照一，二，三，……N，一，二，三，……N，一，二，三，……N，一，二，三，……N的顺序对应标记全部n个螺栓对应位置。
4.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤3.3的分大组方式为将一，二，三，……N小组进行分大组，当N为偶数时，按照“一”与“N/2+1”为一组、“二”与“N/2+2”为一组、“三”与“N/2+3”……两两小组成一个大组，当N为奇数时，按照“一”与“N/2+0.5”为一组、“二”与“N/2+1.5”为一组、“三”与“N/2+2.5”……两两小组成一个大组，最后一个大组为剩余的第N小组。
5.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤3.4～3.6中需要手动紧固的螺母用螺母套扳手进行紧固。
6.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤3.4～3.6中P、Q、M为等差数列，P、Q、M的范围是120≤M＜Q＜P≤150。
7.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤3.7完成后，按照100％的预紧力对所有螺栓进行复检。
8.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤3.2～3.6中n＝24，N＝六，将所有螺栓平均分成六组，每组4个螺栓，然后使用4个液压拉伸器，按照一与四、二与五、三与六分三大组、第一大组预紧力为给定预紧力的150％，第二大组预紧力为给定预紧力的140％，第三大组预紧力为给定预紧力的130％，分别按照步骤3.4～3.6进行预紧。
9.根据权利要求1所述大直径密集螺栓的紧固方法，其特征在于：所述步骤3.2中n＝24，N＝二，将所有螺栓平均分成两组，然后使用所需紧固螺栓数量一半的液压拉伸器，同时对50％的螺栓进行预紧，将剩余50％的螺栓手动紧固，完成后再将两组对调，对手动紧固的50％的螺栓使用液压拉伸器进行预紧，另一组螺栓手动紧固。
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