管法兰螺栓的选用

法兰连接螺栓的选择，应同时考虑管道操作压力、操作温度、介质种类和垫片类型等因素。

例如，采用缠绕式垫片密封的低压剧毒介质管道的法兰连接，尽管管道的操作压力和温度都不高，但因为使缠绕式垫片形成初始密封时所需要的比压力较大，从而要求紧固件的承受载荷也大，因此，在这种情况下就要求紧固件采用高强度合金钢材料。

一、螺栓的分类

1. 螺栓根据所应用的范围不同，分为商品级和专用级两个类别。

商品级螺栓，不借用螺栓材料来规范其力学性能，而是用螺栓成品所具有的力学性能来标记其性能等级。相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，设计上只选用性能等级即可。

专用级螺栓，就是某些行业专用的螺栓，比如化工行业，石化行业，核电行业等行业专用的螺栓螺母，专用级要求标明材料，力学性能等要符合特定标准的要求，其标识通常使用材料牌号来表示，性能等级等同其材料的力学性能。如全螺纹螺柱：35CrMo，0Cr18Ni9，A193，B8 CL.2。

合金钢螺柱均应采用高级优质钢，即材料牌号后均应加字母A，如35CrMoA、25CrMoVA

2. 根据结构型式的不同，螺栓可分为六角头螺栓和双头螺栓(又称为螺柱)两类，而双头螺栓又分为通丝和非通丝两种。

六角头螺栓：又叫单面螺栓，拉紧力较大时,容易在螺杆与螺丝头连接处断裂,不能用在中、高压法兰上。常与平焊法兰和非金属垫片配合用于操作较缓和的工况下。六角头螺栓常用材料是BL3或者是Q235B；

双头螺栓：又叫双面螺栓。可用于中、高压法兰,便于从双面拧紧。常与对焊法兰配合使用在操作条件比较苛刻的工况下，其中，因为通丝型双头螺栓上没有截面形状的变化，故其承载能力强。而非通丝型双头螺栓则相对承载能力较弱。

法兰螺栓所用的螺母,一般也采用六角形的,分为AB两种型号,A形螺母与被连接件接触的表面是平的,只在另一面的六角上导圆,B形螺母的两面均导圆。

螺母材料常根据与其配合的螺栓材料确定，这些组合在一般的标准中都有规定。一般情况下，螺母材料应稍低于螺栓材料，并保证螺母硬度比螺栓硬度低HB30左右。

3. 螺栓按制造方法又可分为：粗螺栓、半精制螺栓和精螺栓,粗螺栓除螺纹部分外,其余部分不加工,所能承受的拉紧力不高，螺栓的尺寸规格以“螺栓直径x螺栓长度”表示。

二、螺栓强度等级和材质

强度等级主要是指商品级的碳钢类紧固件，商品级的不锈钢螺栓按性能等级和材料组别区分。

碳钢螺栓常见的强度等级有：4.8级、5.8级、6.8级、8.8级、10.9级、12.9级。螺母则相应有：4级、6级、8级、10级、12级。

一般8.8级以下的螺栓都叫普通螺栓，而8.8级以上（含8.8级）则为高强度螺栓。区别在于高强度螺栓都需要经过调质热处理。

目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。

（一）碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。

1、低碳钢C%≤0.25% 国内通常称为A3钢。国外基本称为1008，1015，1018，1022等。主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。一般1008材质都是做普通等级产品，比如说4.8级螺丝，普通等级螺母；1015一般做吊环螺丝；1018一般做机螺丝，当然也有拿来做自攻钉的；（注：自攻螺钉主要用1022材料。）

2、中碳钢0.25%

3、高碳钢C%>0.45%。目前市场上基本没使用。

4、合金钢：在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一些特殊性能：如35、40铬钼、SCM435（日本钢号，对应国内35CrMo），10B38。1045/ 10B21/ 40Cr做10.9级螺丝；40Cr/ SCM435做12.9级螺丝。芳生螺丝（台湾的商标品牌）就使用SCM435铬鉬合金钢，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。

（二）不锈钢。性能等级分45，50，60，70，80：组别由一个字母表示不锈钢类：

— A 表示奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好，可焊性好。A1，A2，A4；

— C 表示马氏体，13%Cr耐腐蚀性较差，强度高，耐磨性好。C1，C2，C4；

— F 表示铁素体，18%Cr镦锻性较好，耐腐蚀性强于马氏体；

— D 表示双相体（奥氏体-铁素体）。

目前市场上进口材料主要是日本产品。按级别主要分SUS302、SUS304、SUS316。

例：A2-70 表示A2组别钢，70代表产品强度等级为70等级，螺栓、螺钉及螺柱的抗拉强度达到700MPa以上，螺母的保证载荷满足70等级要求，在加载对应载荷力并保持15s，螺母不应脱扣或断裂。

螺栓、螺钉和螺柱的命名规则

螺母的命名规则

对于碳含量低于 0.03％的低碳奥氏体不锈钢，可附加字母“ L”标记。例如：A4L-80。

（三）铜。常用材料为黄铜、锌铜合金。市场上主要用H62、H65、H68铜做标准件。

三、法兰螺栓的选用要点:

在选择法兰连接用的螺栓时,应确定螺栓的类型、尺寸、数目和材料的牌号等。

1、法兰所用螺栓类型、材质、数量、尺寸,主要取决于法兰的公称直径、公称压力和工作温度,可按相应的法兰技术标准选用。

2、螺栓数目通常为4的倍数,便于用十字法拧紧。

3、《工业金属管道工程施工规范》GB50235 -2019标准规定：螺栓连接应安装方向一致，所有螺母应全部拧入螺栓，且紧固后的螺栓与螺母宜平齐。

4、螺母的硬度不要超过螺栓的硬度。

5、一般情况不设垫圈,当螺杆上的螺纹长度短无法拧紧时,可加一个平垫圈,垫圈不得叠加。

四、管道法兰连接螺栓的选用

从上表中可以看到，虽然化工行业，石化行业，核电行业等行业有专用的螺栓螺母，但某些条件下也使用商品级螺栓。

钢制管法兰用紧固件材料也分为高强度、中强度和低强度材料。其中高强度螺栓包括：8.8、35CrMo、25Cr2MoV等，中强度螺栓包括：A2-70、A4-70、B8-2、B8M-2等，低强度螺栓包括：0Cr17Ni12Mo2（316）、0Cr18Ni9（304）、5.6、A4-50、A2-50等。

商品级紧固件最大的一个特点是，保力学性能、不保化学成分，它的化学成分是相对自由的。

GB/T 3098.6的原话是：除非购买者与制造者事先另有协议，否则在规定的钢的组别范围内的化学成分由制造者最终选择。并且，除了写明是含量范围的之外，标准说的化学成分都指最大值。

人们通常认为“A2组”为304类材料，“A4组”为316类材料，口头上可以这么说，但如果落在纸面上，像设计文件、请购文件就不能随便写了，那得严格按GB/T3098.6规定的标记。

并且，事实上，A2、A4与HG/T20634等标准中的奥氏体不锈钢专用级紧固件304、316（材料标准GB/T1220）还是有区别的。

首先是在化学成分上，如下面两个表所示，A2和304、A4和316两两都有所差异，尤其是A2的Ni含量，并且A2、A4都含Cu。

奥氏体不锈钢因其具有较高的延展性和加工硬化性，不容易切削。而适量的Cu能够降低其冷加工硬化倾向，提高冷加工成型性能。

其次，HG/T20634中的专用级紧固件304、316都算是低强度紧固件。

而且，对于管法兰，根据HG/T20635，商品级紧固件只能用于非有毒、非可燃、非剧烈循环的场合。

化学成分不仅影响材料的力学性能、加工性能，也影响耐蚀能力。

虽然A2、A4化学成分上分别与304、316相近，但毕竟还是有差异，主要是考虑防腐要求。