一种船用法兰螺纹紧固件力矩指示方法与流程

本发明涉及船舶建造技术领域，尤其涉及一种船用法兰螺纹紧固件力矩指示方法。

背景技术：

船舶管路系统中的管路通常使用法兰进行连接安装，根据管路系统压力、温度、介质等相应设计要求，在法兰上安装螺栓、螺母并进行紧固后(按船用法兰通径，所用螺径为m27～m56mm)，为了防止法兰连接处出现渗漏现象，需要对螺栓、螺母的紧固力矩予以检验，通常紧固件的紧固力矩应达到额定力矩的70％～100％n.m。

传统方法通常是采用力矩指示扳手来检验紧固件的紧固力矩，以指示每副螺纹紧固件达到相同、额定力矩，确保管路法兰的正常使用(主要目的：防止法兰连接出现渗漏)。力矩检验一般在管路系统连接完成后进行。

由于管路系统中的管件布置密集，操作空间有限，管路系统连接完成后，采用传统力矩指示扳手进行力矩检验非常不便。且管路法兰在不同施工阶段、工况下连接后，虽然可以采用螺栓螺母二次紧固方法加以验证，但实际中依靠人工操作仍会存在各种不便(二次紧固工况较差、紧固后易存在“虚紧”现象)，最终影响检验效果。

影响检验效果的因素主要有以下几点：

1、施工空间受限，管路系统连接后无法逐一对每对法兰进行检验；

2、不同施工阶段、工况下，需采用不同的螺纹紧固件力矩指示方法(力矩指示扳手、螺栓螺母二次紧固等)，对操作人员的技术要求较高，缺少一种统一且直观的力矩状态判定方法；

3、管路法兰安装由不同的施工人员进行，且紧固件安装过程中缺乏有效、直观的检验手段，导致螺纹紧固件安装后无法达到力矩要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种船用法兰螺纹紧固件力矩指示方法，用以解决上述背景技术中存在的问题。

一种船用法兰螺纹紧固件力矩指示方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选取与所述螺纹紧固件规格相对应的蝶形指示垫圈；

所述螺纹紧固件包括螺栓和螺母；

所述蝶形指示垫圈包括蝶形垫圈、设置在蝶形垫圈上的指示环；

步骤2：将螺栓穿过船用法兰的法兰孔，螺栓与船用法兰之间安装蝶形指示垫圈；

步骤3：调整螺栓和蝶形指示垫圈的位置，使螺栓的螺杆位于法兰孔的中心；

步骤4：在螺栓上安装螺母，并拧紧螺母，拧紧螺母的同时，观察指示环的断裂情况，当指示环断裂时，停止拧紧动作，表明此时紧固件的紧固力矩已达到其额定力矩的80％～90％n.m。

优选地，所述蝶形垫圈包括垫圈主体、蝶形压盖和指示结构，所述垫圈主体的中央开设有固定孔，所述蝶形压盖从垫圈主体的下部沿周向方向延伸，蝶形压盖向下倾斜设置，所述指示结构从蝶形压盖的端部沿周向方向延伸，指示结构上开设有一个用以卡设指示环的环形凹槽。

优选地，所述蝶形压盖的厚度小于指示结构的厚度，蝶形压盖的圆周方向上径向设置有多个均匀分布的加强筋，所述加强筋的顶部与指示结构的上端面相齐平。

优选地，相邻两个加强筋之间的最大弧长g为垫圈主体厚度的2-4倍。

优选地，所述加强筋的纵截面呈半圆形。

优选地，所述蝶形压盖的厚度为垫圈主体厚度的1/2～2/3，指示结构的厚度与垫圈主体的厚度相等。

优选地，所述蝶形压盖的倾斜角度为15°-25°。

优选地，所述环形凹槽的纵截面呈弧形。

优选地，所述指示环为采用碳素弹簧钢制作成的环状结构。

本发明的有益效果是：

1、本申请的方法操作简单、使用方便，通过利用蝶形指示垫圈，通过指示环的断裂来判断船用法兰螺纹紧固件的紧固力矩是否已达到设计要求，解决了传统管路系统法兰在不同阶段、工况下安装后，无法快速、直观地对法兰紧固件的紧固力矩进行检测的问题，提升了现场施工效率，也省去了后期检验操作流程，提高管路系统检验效率。且断裂后的指示环留作样品进行保留，能够方便后续检测工作的进行。

2、本申请的蝶形指示垫圈采用冲轧、冲压方式制造而成，便于标准化批量快速制造，制造成本低，且使用简单、方便，适用于不同操作水平的工作人员。

3、本方法为管路系统完整性的检验提供了指示参考，省去了后期检验操作流程，提高管路系统检验效率。

4、船舶交付使用后，便于船东管路系统检查。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明蝶形垫圈的半剖图。

图2是图1中a部分的放大图。

图3是本发明蝶形垫圈的俯视图。

图4是图3中a-a向剖面图。

图5是图3中b-b向剖面图。

图6是指示环的正视图。

图7是指示环的纵剖图。

图8是蝶形指示垫圈和螺栓设置在法兰上的固定状态图。

图9是蝶形指示垫圈和螺栓对中、调整的调整状态图。

图10是紧固力矩为紧固件额定力矩的30％n.m时的检测状态图。

图11是紧固力矩为紧固件额定力矩的70％n.m时的检测状态图。

图12是紧固力矩为紧固件额定力矩的85％(±5％)n.m时的检测状态图。

图13是图12中b部分的放大图。

图14是指示环断裂后脱落使的示意图。

图中标号的含义为：

1为蝶形垫圈，2为指示环，3为垫圈主体，4为蝶形压盖，5为指示结构，6为固定孔，7为环形凹槽，8为加强筋，9为螺栓，10为船用法兰，11为蝶形指示垫圈。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

本发明实施例给出一种船用法兰螺纹紧固件力矩指示方法，该方法通过使用蝶形指示垫圈，能够直观、简便、快速的检测出不同阶段、不同工况下安装的管路系统法兰的紧固力矩是否已达到额定力矩的70％～100％n.m。

如图1-图7所示，所述蝶形指示垫圈包括蝶形垫圈1和指示环2，指示环2设置在蝶形垫圈1上。

所述蝶形垫圈1包括垫圈主体3、蝶形压盖4和指示结构5。

所述垫圈主体3的中央开设有固定孔6。

所述蝶形压盖4从垫圈主体3的下部沿周向方向延伸，蝶形压盖4向下倾斜设置，蝶形压盖4的倾斜角度为15°-25°。

所述指示结构5从蝶形压盖4的端部沿周向方向延伸，指示结构5上开设有一个用以卡设指示环2的环形凹槽7。指示环2为采用碳素弹簧钢制作成的环状结构，其断裂力矩为紧固件额定力矩的80％-90％n.m，即当紧固件的紧固力矩达到其额定力矩的80％-90％n.m时，蝶形垫圈上的指示环会断裂。

本实施例中，蝶形垫圈1的垫圈主体3为一个中间开有圆形固定孔的板状结构，其外径满足船用法兰上所用的螺栓、螺母的对角尺寸，内径满足所配法兰螺孔的直径，厚度t1满足gb/t97.1-2002标准中规定的平垫圈a级或相关船用平垫圈的标准厚度。所述蝶形压盖4是垫圈主体3的延伸部分，蝶形压盖4的厚度为垫圈主体3厚度的1/2～2/3。指示结构5是蝶形压盖4的延伸部分，其外径满足gb/t97.1-2002标准中规定的平垫圈a级或相关船用平垫圈外径的设计要求，指示结构5的厚度t3与垫圈主体3的厚度t1相等，指示结构5上的环形凹槽7的纵截面呈弧形，用于固定指示环2，环形凹槽7的圆槽直径与指示环2的线径相同。

本实施例中，所述蝶形压盖4的厚度小于指示结构5的厚度，蝶形压盖4的圆周方向上径向设置有多个均匀分布的加强筋8，相邻两个加强筋之间的最大弧长g为垫圈主体3厚度的2-4倍。所述加强筋8的顶部与指示结构5的上端面相齐平，加强筋8的纵截面呈半圆形，其高度t4和宽度相等。

为了便于现场识别和使用，蝶形垫圈1的垫圈主体3上还可设置孔径标记、力矩标记。

蝶形垫圈1的材质可使用与船用法兰相同的材质，如碳钢(45#、40crmo、q235)、不锈钢(3cr13、1cr18ni9ti)、铜(qsi-1)等材质进行制造。蝶形垫圈1可采用冲轧、冲压一体制造成型，以于标准化批量快速生产。

在使用蝶形指示垫圈对船用法兰螺纹紧固件的紧固力矩进行检测之前，需要对指示环2的破坏力矩进行试验，即对指示环进行破坏试验。破坏试验需要将指示环2装配到蝶形垫圈1上进行，通过不断进行破坏试验，对指示环2的线径的尺寸进行调整，以使指示环的断裂力矩达到紧固件额定力矩的80％-90％n.m。针对不同尺寸规格(螺径为m27～m56mm)的紧固件，需制作出与其相匹配的蝶形指示垫圈。使用时，指示环2采用冲压方式与碟形垫圈1装配成一个整体，组成碟形指示垫圈。指示环2的中径与环形凹槽7的中径相匹配。

本申请所述的船用法兰螺纹紧固件力矩指示方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选取与所述螺纹紧固件规格相对应的蝶形指示垫圈；

所述螺纹紧固件包括螺栓和螺母；

蝶形指示垫圈根据现场工况，布置于法兰上视野开阔一侧。

步骤2：将螺栓9穿过船用法兰10的法兰孔，螺栓9与船用法兰10之间安装蝶形指示垫圈11。

步骤3：调整螺栓9和蝶形指示垫圈11的位置，使螺栓的螺杆位于法兰孔的中心，即确保螺栓对中、螺栓与蝶形指示垫圈的接触面平整。

步骤4：在螺栓上安装螺母(图中未画出)，并拧紧螺母，拧紧螺母的同时，观察指示环2的断裂情况(操作人员可通过手感及断裂声音判断指示环是否断裂)，当指示环2断裂时，停止拧紧动作，表明此时紧固件的紧固力矩已达到其额定力矩的80％～90％n.m。

步骤4之后还包括步骤5：法兰紧固件全部上紧完成后，操作人员须即时检查并确认指示环2是否从蝶形垫圈1上脱落(视觉指示)。

步骤6：当进行管路系统检验时，仅需肉眼观察蝶形指示垫圈11，即可判别法兰上紧固件的紧固力矩是否达到规定要求，无需采用传统手段(力矩扳手、二次紧固)逐一验证，极大简化了检验流程。

本申请所采用的蝶形指示垫圈结构简单、使用方便，通过在蝶形垫圈上设置指示环，通过指示环的断裂来判断船用法兰螺纹紧固件的紧固力矩是否已达到设计要求，解决了管路系统法兰在不同阶段、工况下安装后，无法快速、直观地对法兰紧固件的紧固力矩进行检测的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。