液压基础知识：扭矩和张紧

液压扭矩和张紧

在对装配精度和安全性要求较高的行业，如石油和天然气行业、发电设施和各种制造环境中，受控螺栓连接是一项必不可少的工艺。在这些行业中，操作的可靠性和安全性在很大程度上取决于部件的正确装配，即使是一个微小的错误也会导致严重的后果。正确拧紧螺栓对于确保螺栓连接的完整性和性能至关重要，因为它们有助于保持设备的结构稳定性和功能性。在法兰连接、压力容器和管道系统等高压力环境中，这一点尤为重要，因为在这些环境中涉及的力和压力可能非常巨大。在这种情况下，螺栓连接的任何故障都可能导致泄漏、设备损坏，甚至是灾难性故障，这就凸显了受控螺栓连接技术对于维护运行安全和效率的重要性。

本介绍将深入探讨受控螺栓连接的基本原理，重点是法兰管理中使用的两种主要方法：扭矩和拉伸。掌握每种方法的本质区别、优点和缺点对于选择合适的技术至关重要。

扭矩与张力

液压扭矩扳手

工作原理：扭紧是一种机械过程，涉及对螺栓或紧固件施加特定的旋转力（称为扭矩），以达到所需的张力并将其固定到位。此过程对于确保将螺栓拧紧到正确的规格至关重要，这对于组件的完整性和安全性至关重要。该技术使用扭矩扳手，这是一种专用工具，用于施加精确的扭矩，使用户能够将螺栓拧紧到预定的扭矩水平。这样可以确保螺栓不会过松（导致结构故障）或过紧（导致螺栓或被连接的部件损坏）。操作员可以使用扭矩扳手获得一致且准确的结果，这在精度和可靠性至关重要的应用中至关重要。

优点:

交通便利: 扭矩扳手不仅价格相对低廉，使其成为专业和个人用途的经济实惠之选，而且其设计也非常人性化。这种易用性意味着不同经验水平的人都能有效地操作它们，无需大量的培训或技术专业知识。其经济实惠和简单易用使其成为从商业到大型工业设施等众多场合的热门工具。
快速申请: 扭矩扳手在时间紧迫的情况下尤其有利。其设计使其能够快速使用，因为除了扳手本身之外，无需任何专用设备。这使得它们非常适合需要快速完成的任务，例如紧急维修或维护工作，在这些情况下，最大限度地减少停机时间至关重要。该工具的简单易用性确保用户能够快速达到所需的扭矩，避免不必要的延误。
常用: 扭矩扳手因其可靠性和有效性，已成为各行各业的必备工具。它们是成熟的工具，已被广泛应用于汽车、建筑和制造业等众多领域。它们的广泛使用证明了其多功能性和可靠性，因为它们通常用于一般的螺栓连接应用。这种通用性确保了它们随时可用，并且用户可以轻松找到支持和资源。

缺点:

精度较低: 扭矩读数会受到各种因素的显著影响，例如螺栓与被拧紧表面之间的摩擦力、可能改变摩擦特性的表面涂层，甚至是螺栓在拧紧过程中的伸长。这些变量可能会导致实际施加的扭矩与预期扭矩出现差异，从而可能导致夹紧力不准确。这种不准确性会损害组件的完整性，因为螺栓可能无法拧紧到最佳性能和安全性所需的精确规格。在航空航天或高压系统等关键应用中，即使是微小的扭矩偏差也可能造成严重后果，因此在拧紧过程中必须考虑这些因素。
负载不均匀的风险: 扭矩法虽然在许多情况下有效，但有时只能确保组件中所有螺栓的载荷均匀分布。这种不均匀分布在精确载荷平衡至关重要的应用中尤其成问题，例如法兰管理或固定必须在应力作用下保持特定对准度的部件时。在这种情况下，扭矩施加不均匀会导致应力集中，从而可能导致相关部件过早磨损、变形甚至失效。确保载荷均匀分布对于维持组件的结构完整性和使用寿命至关重要，因此需要采取额外措施或采用其他方法才能达到预期效果。

典型系统组件:

液压泵（工作压力10,000 psi/700 bar）
液压扭矩扳手（高循环或低间隙）
扭矩扳手配件，例如反作用臂、反作用垫或流量控制阀
扭矩扳手软管
耦合器
测量
油

张力与扭矩

液压张紧

它是如何运作的: 预紧使用液压工具拉长螺栓并施加直接轴向力，达到所需的夹紧负载。这种方法通常能够更精确地维持所有螺栓的张力一致性。

优点:

精确的负载控制: 液压拉伸法可以直接测量螺栓张力，显著提高了测量结果的准确性和可靠性。通过精确控制施加到每个螺栓上的负载，该方法可确保无需猜测即可达到所需的张力，从而降低间接测量技术可能出现的误差。在需要保持精确规格以确保组件完整性和安全性的应用中，这种精度至关重要。
均匀分布负载: 液压预紧对于确保所有螺栓的负载分布更加均匀至关重要，这在涉及关键法兰的应用中尤为重要。通过对每个螺栓施加一致的轴向力，预紧过程可最大限度地降低应力不均匀的风险，从而避免系统出现潜在故障或泄漏。这种均匀性对于维持组件的结构完整性和性能至关重要，尤其是在高压或高温环境下，即使是微小的差异也可能造成严重后果。
降低过度拧紧的风险: 液压拉伸的一大优势是降低了过度拧紧的风险，因为张力是直接测量而非估算的。这种直接测量使操作员能够施加所需的精确力，避免施加过大的负载，从而避免损坏螺栓或其固定的部件。通过避免过度拧紧，组件的使用寿命和可靠性得以提升，从而降低了因螺栓完整性受损而导致维护问题或故障的可能性。

缺点:

更复杂: 液压拉伸工艺本身就更加复杂，因为它需要专用工具和设备，例如液压螺栓拉伸器，用于对螺栓施加精确的力。这种复杂性源于确保每个组件都经过正确校准和维护，才能有效运行。此外，这些工具的设置和操作需要对系统有透彻的了解，这会增加工艺的复杂性。
成本更高: 液压张紧的财务投资通常较高，因为所涉及的工具（例如张紧器和泵）比标准扭矩扳手更昂贵。此外，使用这些工具通常需要聘请训练有素、具备专业知识的技术人员，才能安全高效地操作。这种对熟练劳动力的需求会进一步增加总体成本，因为它涉及设备的初始购买以及持续的培训和维护费用。
慢点: 液压拉伸过程可能比传统的扭矩方法更慢，尤其是在处理较大的组件或复杂的法兰连接时。每个螺栓必须单独拉伸以确保均匀的负载分布，这可能非常耗时。该过程的细致性，加上需要精确的调整和检查，导致工期更长，尤其是在精度和可靠性至关重要的情况下。

典型系统组件: