Справочник по материалам для болтовых соединений клапана: гайки ASTM A193 B7, B8, B8M, L7 и A194.

Материалы для болтовых соединений клапанов являются важной частью выбора промышленной арматуры. Болты, шпильки и гайки — это не просто аксессуары. Они помогают поддерживать сжатие прокладки, герметичность крышки, целостность соединений корпуса и фланцевого уплотнения под давлением, температурой, вибрацией и нагрузкой на трубопровод.

Многие проблемы с утечками в клапане вызваны не самим корпусом клапана, а неправильным сжатием прокладки, неправильным материалом болтов, неправильной затяжкой, несоответствием фланцев или болтами, которые не подходят для фактической рабочей температуры и коррозионной среды.

В этом руководстве описаны распространенные материалы для болтовых соединений промышленных клапанов, включая гайки ASTM A193 B7, B8, B8M, L7 и ASTM A194. В нем также объясняется, как выбирать болтовые соединения по давлению, температуре, коррозии, нагрузке на прокладку, пожаробезопасности, шаровым кранам высокого давления и требованиям проектной документации.

Для выбора соединения клапана прочтите нашу Руководство по типам торцевых соединений клапана. Для выбора прокладки прочтите нашу Руководство по выбору прокладки клапана. Обзор давления и температуры см. в нашей Руководство по номинальным давлениям и температурам клапана.

Что такое материалы для болтовых соединений клапанов?

К материалам для болтовых соединений клапанов относятся шпильки, болты и гайки, используемые в соединениях клапанов, находящихся под давлением, и соединениях трубопроводов. Эти детали используются для зажима фланцев клапанов, соединений крышки, соединений корпуса, крышек и других болтовых узлов.

В промышленных клапанах болтовое соединение может использоваться в нескольких местах, включая фланцы клапана и трубопровода, соединения корпуса с крышкой, шаровые краны с разъемным корпусом, крышки с болтовым креплением, фланцы сальника и места крепления привода. Наиболее важными болтовыми соединениями обычно являются болтовые соединения, используемые для соединений, находящихся под давлением.

Обычные места крепления болтов в клапанах включают:

• Фланцевое соединение клапана с трубопроводом
• Соединение корпуса с крышкой в задвижках и шаровых кранах
• Разъёмное соединение в шаровых кранах
• Соединение крышек в обратных клапанах
• Болтовое фланцевое соединение сальника вокруг уплотнения клапана
• Болтовые соединения корпуса клапанов высокого давления
• Кронштейн привода и крепежные болты

Болты, выдерживающие давление, следует выбирать более тщательно, чем конструкционные болты, не находящиеся под давлением. При составлении предложения и закупок покупатели должны подтвердить, применяются ли требования к болтовым соединениям к фланцевым болтам, болтам крышки, болтам корпуса, болтам сальника или всем болтовым соединениям, находящимся под давлением.

Почему материал болтов имеет значение для уплотнения клапана

Болты обеспечивают зажимное усилие, необходимое для сжатия прокладки и обеспечения герметичности герметичного соединения. Если материал болтов слишком слабый, неподходящий по температуре, несовместим с окружающей средой или неправильно соединен с гайками, клапан может протекать, даже если корпус клапана и прокладка правильные.

Неправильный выбор болтов может привести к:

• Утечка через фланцы во время гидростатических испытаний
• Течь крышки во время работы
• Потеря сжатия прокладки при термоциклировании
• Коррозия шпилек или гаек в химической или морской среде
• Болтовая релаксация при эксплуатации при высоких температурах
• Недостаточная сила зажима для спирально-навитых прокладок или прокладок RTJ.
• Несоответствие проектной спецификации материалов
• Несоответствие материала клапана, материала фланца и материала болтов.

Болты, прокладку и поверхность фланца следует проверять вместе. Правильная прокладка не сможет обеспечить надежное уплотнение, если болты не смогут поддерживать необходимое сжатие.

Таблица сравнения материалов болтов общего назначения клапанов

ASTM A193 B7 Болтовые соединения

АСТМ А193 Б7 является одним из наиболее распространенных материалов для болтовых соединений, используемых в промышленной арматуре. Он широко используется с углеродистой сталью, легированной сталью и многими общепромышленными узлами клапанов, где требуются высокопрочные болтовые соединения.

Шпильки B7 обычно сочетаются с гайками ASTM A194 2H. Эта комбинация часто используется для фланцев клапанов, болтов крышки, разъемных соединений и болтовых соединений, работающих под давлением, в нефтегазовой, паровой, химической, нефтеперерабатывающей, электростанциях и в общих технологических процессах.

ASTM A193 B7 обычно используется для:

• Клапаны из углеродистой стали
• Клапаны из легированной стали
• Фланцевые шаровые краны
• Задвижки, запорные клапаны и обратные клапаны
• Фланцы клапанов высокого давления
• Крепление капота и крышки на болтах
• Общее обслуживание нефтеперерабатывающих, нефтехимических и электростанций

Болт B7 проверяет покупатель:

• Класс давления
• Расчетная температура
• Материал корпуса клапана
• Фланец стандартный
• Тип прокладки и требуемое сжатие
• Материал гайки, обычно ASTM A194 2H.
• Требуется ли покрытие или защита от коррозии
• Позволяет ли спецификация проекта использовать болты B7

B7 является общим, но его не следует рассматривать как универсальный для всех услуг. Низкотемпературная, нержавеющая сталь, кислая среда, морская, химическая или специальная коррозионная среда могут потребовать использования других материалов болтов.

ASTM A193 B8 Болтовые соединения

АСТМ А193 Б8 представляет собой болтовой материал из нержавеющей стали, который часто ассоциируется с нержавеющей сталью типа 304. Его можно выбрать там, где требуется устойчивость к коррозии и если спецификация проекта допускает болтовое соединение B8.

Болты B8 обычно сочетаются с гайками ASTM A194 класса 8. Его можно использовать с клапанами из нержавеющей стали, в условиях чистоты, в определенных химических средах и в средах, где болты из углеродистой стали могут подвергнуться слишком быстрой коррозии.

Болты B8 могут быть проверены для:

• Клапаны из нержавеющей стали
• Общая защита от коррозии
• Чистая вода или чистые технологические системы
• Отдельные химические применения
• Продукты питания, напитки или чистые промышленные системы, где это применимо
• Области применения, в которых болтовое соединение из углеродистой стали не является предпочтительным

Болт B8 проверяет покупатель:

• Коррозионная среда
• Материал корпуса клапана
• Класс давления и температура
• Достаточно ли болтов из нержавеющей стали типа 304?
• Является ли B8M более подходящим из-за хлоридного или химического воздействия
• Материал гайки, обычно ASTM A194, класс 8.
• Требования к стандарту проекта и сертификату материала

B8 не является автоматически лучше B7 в каждом приложении. Он обеспечивает стойкость нержавеющей стали к коррозии, но окончательный выбор все равно должен учитывать механическую прочность, температуру, риск истирания, покрытие, смазку и технические характеристики проекта.

ASTM A193 B8M Болтовые соединения

АСТМ А193 Б8М представляет собой болтовой материал из нержавеющей стали, который часто ассоциируется с нержавеющей сталью типа 316. Его обычно рассматривают там, где требуется более высокая коррозионная стойкость, чем B8, особенно в химической, морской, прибрежной или связанной с хлоридами среде.

Болты B8M обычно сочетаются с гайками ASTM A194 класса 8M. Его можно выбрать для клапанов из нержавеющей стали, химических клапанов, морских клапанов, систем опреснения, коррозионностойких клапанных узлов и некоторых чистых технологических систем.

Болты B8M могут быть рассмотрены для:

• Клапаны из нержавеющей стали 316 в сборе
• Клапаны для химической обработки
• Морская или прибрежная среда
• Морские и опресняющие применения
• Хлоридсодержащие услуги, где это возможно
• Коррозионностойкие болтовые системы

Проверка покупателя болта Б8М:

• Воздействие хлоридов
• Химическая совместимость
• Материал корпуса клапана: CF8M, F316, дуплекс или специальный сплав.
• Требования к давлению и температуре
• Материал гайки, обычно ASTM A194, класс 8M.
• Требования к предотвращению истирания, смазке или покрытию
• Требуются ли болты из дуплекса или специального сплава в соответствии со спецификациями проекта

B8M часто выбирают, когда коррозионная стойкость важнее стоимости болтов из углеродистой стали. Тем не менее, болты из нержавеющей стали по-прежнему требуют правильной установки, чтобы избежать проблем с истиранием и затяжкой.

ASTM A193 L7 Болтовые соединения

АСТМ А193 Л7 обычно рассматривается для работы при низкотемпературном давлении, где важна ударная вязкость болтов. Его можно использовать с клапанами из низкотемпературной углеродистой стали, такими как клапанные блоки LCB или LF2, в зависимости от требований проекта.

Болты L7 — это не просто более прочная версия B7. Его основное назначение – пригодность к эксплуатации при низких температурах. Покупатели должны подтвердить требования к температуре, испытания на удар, пару гаек и спецификации проекта, прежде чем выбирать болт L7.

Болты L7 могут быть проверены для:

• Применение низкотемпературных клапанов
• Клапаны LCB из литой низкотемпературной углеродистой стали
• Клапаны из кованой низкотемпературной углеродистой стали LF2
• Работа в условиях криогенной среды или в холодных условиях, если указано
• Проекты на открытом воздухе в холодном климате
• Нефтегазовые проекты, требующие низкотемпературного крепления болтов

Болт L7 проверяет покупатель:

• Минимальная расчетная температура
• Требование к испытаниям на удар
• Материал гайки, обычно ASTM A194 класса 7/7M или гайки, указанные в проекте.
• Материал корпуса клапана и температурный диапазон
• Требуется ли покрытие или защита от коррозии
• Требует ли проект NACE или других особых условий
• Сертификат на материал и отслеживание номера плавки

Для выбора низкотемпературного материала корпуса ознакомьтесь с нашим Материал клапана WCB и LCB и Материал клапана A105 и LF2 если они доступны на вашем сайте.

ASTM A194 Гайки: 2H, 8, 8M и 7

Гайки ASTM A194 обычно используются с болтовыми материалами ASTM A193 в узлах клапанов и фланцев. Марка гайки должна соответствовать материалу шпильки или болта, требованиям к давлению и температуре и спецификациям проекта.

Сорт ореха не следует выбирать случайно. Неправильное соединение шпильки и гайки может повлиять на прочность, зацепление резьбы, коррозионную стойкость, истирание и соответствие проекту.

Выбор болтов по сервису

Выбор болтов по температуре

Температура влияет на производительность болтового соединения. Материал болтов, подходящий для комнатной температуры, может не подходить для работы с высокотемпературным паром, термоциклирования или эксплуатации при низких температурах.

При работе в условиях высоких температур проверьте:

• Расчетная температура
• Номинальное давление-температура
• Тип прокладки и требования к сжатию
• Прочность болтов при температуре
• Разница температурного расширения между корпусом клапана, фланцем и болтами
• Требуется ли повторная затяжка или специальная процедура установки
• Используется ли графитовая прокладка или спирально-навитая прокладка.

Для работы при низких температурах проверьте:

• Минимальная расчетная температура
• Требование к испытаниям на удар
• Требуется ли болтовое соединение L7
• Совместимый сорт орехов
• Материал корпуса клапана, например LCB или LF2.
• Техническое задание на низкотемпературное болтовое соединение

Для выбора высокотемпературного клапана прочитайте нашу Руководство по высокотемпературным клапанам высокого давления. Логику давления и температуры читайте в нашей Руководство по номинальным давлениям и температурам клапана.

Выбор болтов в зависимости от коррозионной среды

Внешняя коррозия часто не учитывается при выборе болтов крепления клапана. Даже если корпус клапана изготовлен из нержавеющей стали или углеродистой стали с покрытием, открытые шпильки и гайки могут подвергнуться коррозии, если материал болтов не пригоден для окружающей среды.

Вопросы по болтам, связанным с коррозией:

• Клапан установлен в помещении или на открытом воздухе?
• Является ли окружающая среда прибрежной или морской?
• Есть ли воздействие химических паров или брызг?
• Хлорид присутствует?
• Клапан изолирован, закопан или его трудно проверить?
• Требуется ли покрытие, металлизация или крепление болтами из нержавеющей стали?
• Требуется ли предотвращение истирания болтов из нержавеющей стали?

Для выбора клапана, устойчивого к химическому и коррозионному воздействию, ознакомьтесь с нашим Решения для клапанов химической обработки и Антикоррозионные материалы клапанов для химической обработки.

Болты, нагрузка на прокладку и утечка через фланцы

Выбор болтов и прокладок должен осуществляться совместно. Прокладка требует достаточного сжатия для уплотнения, а болты должны обеспечивать и поддерживать эту нагрузку под давлением и температурой.

Если болтовое соединение слишком слабое, слишком корродированное, неправильно затянутое или неподходящее для термоциклирования, прокладка может потерять сжатие, и фланец может дать течь. Если прокладка неправильная, даже прочное болтовое соединение не может гарантировать надежную герметизацию.

Утечка через фланцы может быть связана с:

• Неправильный материал болтов
• Неправильный сорт орехов
• Неправильный материал прокладки
• Недостаточная затяжная нагрузка
• Неравномерная последовательность затяжки
• Несоосность фланцев
• Поврежденная поверхность фланца
• Термальный велоспорт
• Неправильная смазка или истирание болтов из нержавеющей стали.
• Неправильная прокладка для фланца RF, FF или RTJ.

Для выбора прокладки прочтите нашу Руководство по выбору прокладки клапана. Для выбора фланца и торцевого соединения прочтите нашу Руководство по типам торцевых соединений клапана.

Болтовые соединения для пожаробезопасных клапанов

Пожаробезопасные клапаны требуют конструкции уплотнений и соединений под давлением, которые могут помочь контролировать утечку во время и после воздействия огня в соответствии с применимым стандартом испытаний на огнестойкость. Болты являются частью этой системы соединений под давлением.

При выборе пожаробезопасной арматуры покупатели должны не только запрашивать сертификат пожарной безопасности. Им также следует проверить, соответствуют ли уплотнение корпуса, набивка штока, конструкция седла, прокладка, болты и конструкция клапана сертифицированному объему проектирования.

Для проверки болтов пожаробезопасного клапана проверьте:

• Применимый стандарт испытаний на огнестойкость
• Область действия сертификата пожарной безопасности
• Размер клапана и класс давления указаны
• Материал крепления кузова
• Материал уплотнения корпуса или прокладки
• Упаковочный материал штока
• Соответствует ли указанный дизайн протестированному дизайну
• Разрешено ли проектом специальное покрытие болтов

Для получения информации о пожаробезопасной изоляции ознакомьтесь с нашей Пожаробезопасный шаровой кран.

Болтовые соединения шаровых кранов высокого давления и клапанов API 6D

В шаровых кранах высокого давления и трубопроводных клапанах API 6D часто используются болтовые соединения корпуса, фланцевые соединения и соединения, выдерживающие давление, которые требуют тщательной проверки болтовых соединений. Крепление должно соответствовать классу давления, материалу корпуса, прокладке или уплотнению корпуса, требованиям пожарной безопасности и проектной документации.

При креплении шарового крана высокого давления проверьте:

• Плавающая конструкция или конструкция на цапфе
• Двухсекционная, трехсекционная, разделенная конструкция или конструкция с верхним доступом.
• Класс давления
• Расчетное давление и температура
• Материал корпуса
• Материал уплотнения корпуса
• Тип фланцевой прокладки
• Класс шпилек и гаек
• Требование пожаробезопасности или антистатичности
• Требования MTC и протокола испытаний

Информацию о запорных клапанах высокого давления см. в нашей Шаровой кран высокого давления. Для получения информации об услуге изоляции трубопровода ознакомьтесь с нашей Шаровой кран API 6D.

Болтовые соединения для клапанов из нержавеющей стали и специальных сплавов

Клапаны из нержавеющей стали не всегда требуют болтов из нержавеющей стали, а клапаны из углеродистой стали не всегда требуют болтов B7. Выбор болтов зависит от технических характеристик проекта, воздействия коррозии, давления, температуры и условий установки.

Для клапанов из нержавеющей стали, предназначенных для эксплуатации в чистых помещениях, в спецификациях проекта может допускаться стандартное крепление болтами. Для химической, морской, прибрежной или хлоридной эксплуатации могут потребоваться болты B8, B8M, дуплексные или специальные сплавы в зависимости от состояния коррозии.

При болтовом соединении клапана из нержавеющей стали проверьте:

• Материал корпуса клапана: CF8, CF8M, F304, F316, дуплекс или специальный сплав.
• Внутренняя среда и внешняя среда
• Подвержены ли болтовые соединения воздействию агрессивной атмосферы
• Требуются ли болтовые соединения из нержавеющей стали по стандарту проекта
• Достаточно ли B8 или B8M
• Требуется ли для риска истирания противозадирный состав или покрытие
• Требуется ли PMI для болтового соединения

Для сравнения материалов из нержавеющей стали прочитайте нашу Руководство по клапанам из нержавеющей стали 304 и 316.

Шпильки и шестигранные болты для фланцев клапанов

Во фланцах промышленных клапанов обычно используются шпильки с гайками с обеих сторон, особенно в фланцевых системах ASME. Болты с шестигранной головкой также могут использоваться в некоторых случаях, но шпильки очень распространены для фланцевых соединений промышленных клапанов, поскольку их легче устанавливать, натягивать и снимать во многих фланцевых узлах.

Покрытие и защита поверхности болтовых соединений клапанов

Болты могут потребовать защиты поверхности в зависимости от окружающей среды и спецификаций проекта. Общие варианты могут включать цинкование, горячее цинкование, покрытие из ПТФЭ, покрытие типа ксилана, черное оксидное покрытие, фосфатное покрытие или другую защиту, предусмотренную проектом.

При выборе покрытия следует учитывать:

• Коррозионная среда
• Место установки
• Рабочая температура
• Трение резьбы и поведение при затягивании
• Совместимость с гайками и шайбами.
• Разрешено ли покрытие техническим заданием проекта
• Влияет ли покрытие на посадку или контроль крутящего момента

Покрытие может улучшить коррозионную стойкость, но оно не заменяет правильный выбор основного материала. В случае сильной коррозии или эксплуатации при высоких температурах покрытие должно быть одобрено проектировщиком.

Сертификаты материалов и отслеживание болтов клапанов

Для проектных клапанов на материалы болтовых соединений могут потребоваться сертификаты на материалы, отслеживание номера плавки и протоколы проверок. Это особенно важно для заказов клапанов для высокого давления, высокой температуры, низкой температуры, нержавеющей стали, легированной стали, API, пожаробезопасных и сторонних проверенных клапанов.

Документация по болтовым соединениям может включать:

• Сертификат испытаний материала / MTC
• Отслеживание номера плавки
• Химический состав
• Механические свойства
• Протокол испытаний на удар, если требуется
• Проверка твердости при необходимости
• Сертификат покрытия, если применимо
• Отчет PMI при необходимости
• Отчет об инспекции

Требования к документации по качеству читайте в нашей Сертификаты клапанов и руководство по документам качества.

Распространенные ошибки покупателей при выборе болтов клапана

Ошибка 1: относиться к болтам только как к аксессуарам

Болтовые соединения являются частью герметичного соединения. Неправильное закрепление болтов может привести к протечкам через фланцы, крышки или несоответствию проектным требованиям.

Ошибка 2: использование B7 для каждого клапана

B7 является обычным, но для эксплуатации при низких температурах, эксплуатации в нержавеющей стали, воздействия химических веществ, морской среды или специальных проектов могут потребоваться другие болтовые соединения.

Ошибка 3: игнорирование сорта ореха

Материал шпилек и марка гаек должны быть совместимыми. В B7 обычно используются гайки A194 2H, а в B8 и B8M обычно используются гайки из нержавеющей стали.

Ошибка 4: игнорирование нагрузки на прокладку

Болты должны обеспечивать достаточное сжатие прокладки. Для спирально-навитых прокладок, прокладок RTJ, графита и ПТФЭ могут потребоваться различные требования к герметизации.

Ошибка 5: игнорирование температуры

Высокая температура может повлиять на прочность болтов и сжатие прокладки. При низких температурах могут потребоваться болты, прошедшие испытания на удар, например L7.

Ошибка 6: игнорирование внешней коррозии

Болты часто подвергаются воздействию окружающей среды. Для наружных, морских, химических и изолированных установок могут потребоваться болты, устойчивые к коррозии или имеющие покрытие.

Ошибка 7: Не просить запереть MTC

Для проектной арматуры могут потребоваться сертификаты на материалы болтовых соединений. Это должно быть подтверждено до предложения и производства.

Контрольный список запросов предложений по болтовым соединениям клапанов

Чтобы выбрать правильный материал болтов, покупатели должны предоставить требования к обслуживанию, давлению, температуре, соединению и документации перед предложением.

Сопутствующие технические ресурсы

• Руководство по типам торцевых соединений клапана - поясняет фланцевые, резьбовые, приварные, стыковые, пластинчатые, проушные, зажимные и рифленые соединения клапанов.
• Руководство по выбору прокладки клапана — объясняет выбор прокладок из ПТФЭ, графита, спиральной намотки, RTJ, резины и безасбеста.
• Руководство по номинальным давлениям и температурам клапана — объясняет, как класс давления меняется в зависимости от температуры и материала.
• Высокотемпературные клапаны высокого давления — руководство по выбору арматуры для паровых, термомасляных, нефтеперерабатывающих, нефтехимических и электростанций.
• Пожаробезопасный шаровой кран — страница продукта по огнестойкой нефтегазовой и химической изоляции.
• Шаровой кран высокого давления — страница продукта для обслуживания масла, газа, гидравлики, пара и термомасла высокого давления.
• Шаровой кран API 6D — страница продукции для трубопроводных шаровых кранов для изоляции нефти, газа и высокого давления.
• Сертификаты клапанов и документы о качестве — поясняет MTC, PMI, отчеты об испытаниях под давлением и проектную документацию.

Заключительные рекомендации для промышленных покупателей

Материалы болтовых соединений клапана следует выбирать вместе с материалом корпуса клапана, типом прокладки, стандартом фланца, классом давления, расчетным давлением, расчетной температурой, коррозионной средой и требованиями проектной документации.

ASTM A193 B7 с гайками ASTM A194 2H обычно используется во многих промышленных клапанах. ASTM A193 B8 и B8M выбираются там, где требуются болты из нержавеющей или коррозионностойкой стали. ASTM A193 L7 проверен на возможность эксплуатации при низких температурах. Для эксплуатации в тяжелых химических, морских, высокотемпературных, низкотемпературных, пожаробезопасных проектах или проектах API всегда подтверждайте требования к болтам перед составлением предложения.

Если вам нужна помощь в выборе материалов болтовых соединений для фланцевых клапанов, шаровых кранов высокого давления, клапанов API 6D, пожаробезопасных клапанов, паровых клапанов, химических клапанов или низкотемпературных клапанов, Клапан Vcore может просмотреть ваши требования к давлению, температуре, среде, прокладке, типу фланца и документации.

Часто задаваемые вопросы

1. Каковы распространенные материалы для болтовых соединений клапанов?

К распространенным материалам болтов клапана относятся ASTM A193 B7, B8, B8M, L7 и соответствующие гайки ASTM A194, такие как 2H, 8, 8M и 7/7M, в зависимости от условий эксплуатации.

2. Какие гайки обычно используются с болтами ASTM A193 B7?

Шпильки ASTM A193 B7 обычно сочетаются с тяжелыми шестигранными гайками ASTM A194 2H во многих промышленных фланцах клапанов и соединениях под давлением.

3. Когда следует использовать болты ASTM A193 B8?

Болты ASTM A193 B8 обычно рассматриваются для изделий из нержавеющей стали или устойчивых к коррозии, где подходят болты из нержавеющей стали типа 304.

4. В чем разница между болтами B8 и B8M?

B8 обычно ассоциируется с болтами из нержавеющей стали типа 304, тогда как B8M обычно ассоциируется с болтами из нержавеющей стали типа 316 и рассматривается там, где требуется лучшая коррозионная стойкость.

5. Когда следует использовать болты ASTM A193 L7?

Болты ASTM A193 L7 обычно рассматриваются для низкотемпературных клапанов, где требуются ударная вязкость и пригодность для эксплуатации при низких температурах.

6. Влияет ли болтовое соединение клапана на герметичность прокладки?

Да. Болты обеспечивают зажимное усилие, необходимое для сжатия прокладки. Неправильный материал болтов, марка гайки или метод затяжки могут привести к утечкам из фланца или крышки.

7. Какая информация необходима для выбора болтового соединения клапана?

Покупатели должны указать тип клапана, размер, номинальное давление, расчетное давление, расчетную температуру, среду, материал корпуса, тип фланца, тип прокладки, материал болтов, материал гаек, покрытие и требования к документации.