[发明专利]一种无偏载恒定拉力精确紧固方法

说明书

本发明涉及一种无偏载恒定拉力精确紧固方法，包括步骤1、计算螺柱所需预紧力，并选取恒定拉力螺栓副；步骤2、对所选取的恒定拉力螺栓副进行质量验收；步骤3、选取恒定拉力紧固工具；步骤4、构建试验系统；步骤5、用所选用的恒定拉力紧固工具紧固恒定拉力螺栓副，并通过试验系统采集螺柱所承受的拉力、恒定拉力紧固工具的扭矩及控制参数，并在拉力等于螺栓副所需的预紧力时，记录此时的扭矩并作为施工扭矩、及记录恒定拉力紧固工具此时的控制参数并作为施工控制参数；步骤6、在施工现场，利用所确定的施工扭矩和施工控制参数对被紧固件进行紧固作业；本方法，可以将螺栓副预紧力的误差降低到±1.5%，从而可以显著提高螺栓副预紧力精度。

技术领域

本发明涉及紧固技术领域，具体涉及一种无偏载恒定拉力精确紧固方法。

背景技术

螺栓副紧固连接是石油化工、电力、铁路等各行业机械装配、设备安装，法兰连接密封中应用最为广泛的可拆式连接方法之一；目前常用的紧固工具有液压扭矩扳手、气动扭矩扳手、电动扭矩扳手和手动扭矩扳手等；为了增强螺栓副连接的刚性、紧密性、防松能力以及防止受横向载荷，螺栓副在装配作业时都需要预紧；螺栓副拧紧力矩过大往往会导致螺栓副失效，特别是在密封连接的情况下，密封垫片会被压溃而失去弹性，甚至会失去弹性将密封垫片扭断，而过小的预拧紧力矩又会导致受压后的垫片表面的残余压紧力达不到工作密封比压，从而导致连接系统泄漏，因此，如何精准控制螺栓副的预紧力是实际生产中必须要重视的问题，尤其是对螺栓副紧固标准要求较高的被紧固件，通常要求采用能够控制螺栓副预紧力的紧固方式进行紧固。

现有技术中有两种常用的方法来控制螺栓副的预紧力，第一种方法是采用拉伸器（或称为螺栓副拉伸器）紧固螺栓副，第二种方法是通过限定拧紧扭矩来控制螺栓副的预紧力，即定力矩紧固，其中，

第一种方法中，利用拉伸器紧固螺栓副，是按照给定的预紧力，利用拉伸器以等于或大于预紧力的拉伸力来拉伸螺柱，使得螺母可以在无载荷的情况下自由的旋至所设定的位置处，然后降低拉伸器的油压，螺柱可以在自身回弹力的作用下收缩，从而压紧紧固件和垫片，达到控制螺栓副预紧力的目的，但在实际应用中，这种方式存在两个主要的问题：（1）效率非常低，一般只用于较大规格的螺栓副紧固。（2）初次使用时螺柱弹性较高，对于使用后再拆卸、再安装的螺柱，会因螺柱变形、回弹力失效等原因，使得预紧力无法达到所需的设计值，误差较大，存在无法精确控制螺栓副预紧力的问题。

第二种方法中，通过限定拧紧扭矩来控制螺栓副的预紧力，主要原理是通过预紧力计算所需的拧紧扭矩，二者之间的换算公式如下：

Ts=KFd

式中：Ts—拧紧扭矩，N·m；

K—转矩系数；

d—螺纹公称直径，mm；

F—预紧力，螺柱最大拉伸力的70～80%。

故在实际应用中，施工单位在进行现场施工之前，可以根据上述公式进行计算来获得对应的拧紧扭矩，在进行施工时，通过紧固工具给螺栓副施加所述拧紧扭矩来产生相应的预紧力，理论上可以使螺柱的预紧力达到所需的预紧力。

但在实际应用中，这种方式存在不能精确控制预紧力的问题；主要原因在于，在上述公式中，F是螺柱要达到的拉力值，是设计值；d为螺纹的公称直径，是设计选型后的定值；而式中的K是一个通过查表而来的经验值；在实际中，紧固件的材质、加工精度、摩擦系数、是否添加润滑剂、所选用的紧固工具及作用力臂和反作用力臂的大小等因素都会对K值产生很大的影响，使得实际操作中无法给出K值的准确数值，从而使得所计算出的拧紧扭矩存在较大的误差，进而使得通过控制拧紧扭矩来控制预紧力也存在较大的误差，且螺栓副实际的预紧力数值的离散性比较大，达不到精确控制预紧力的目的，其误差一般在±25%左右，最大甚至可达±40%左右。