Bảng mô-men xoắn bu lông: Lắp bu lông mặt bích ASME B16.5 Cấp 150 đến 2500

Tại sao mô-men xoắn quan trọng: Phương trình tính toàn vẹn mối nối

Rò rỉ mối nối mặt bích là nguyên nhân hàng đầu gây dừng sản xuất không có kế hoạch tại các nhà máy lọc dầu và hóa dầu. Phần lớn rò rỉ không xuất phát từ đệm kém chất lượng hay bu lông không đạt tiêu chuẩn — mà do lực căng trước bu lông không chính xác. Mô-men quá nhỏ khiến đệm không đủ nén và dễ rò rỉ khi thay đổi nhiệt độ; mô-men quá lớn làm bu lông vượt quá giới hạn đàn hồi và giảm lực kẹp vĩnh viễn.

Quan hệ mô-men xoắn — lực căng

Mô-men xoắn (T) chuyển đổi thành lực căng bu lông (F) theo công thức:

T = K × F × d

Trong đó:

• T = mô-men xoắn (N·m hoặc ft·lbf)
• K = hệ số đai ốc (hệ số mô-men — tính đến ma sát ren và ma sát bề mặt đai ốc)
• F = tải kéo bu lông (N hoặc lbf)
• d = đường kính danh nghĩa bu lông (m hoặc inch)

Hệ số đai ốc K là biến số quan trọng. Dao động từ khoảng 0,08 (bu lông phủ PTFE bôi trơn tốt) đến 0,25 (ren khô, không bôi trơn). Dùng sai hệ số K có thể khiến lực căng bu lông thực tế chênh lệch 50–100% so với giá trị dự định ở cùng mô-men xoắn.

Giá trị hệ số đai ốc điển hình

Điều kiện	Hệ số K	Mô-men so với cơ sở có bôi trơn
Phủ PTFE/Xylan (ví dụ Xylan 1424)	0,08–0,10	Giảm 25–35% mô-men cần thiết
Bột nhão molybdenum disulfide (MoS₂)	0,12–0,14	Giảm 10–20% mô-men cần thiết
Dầu hoặc mỡ máy nhẹ	0,15–0,18	Giá trị cơ sở tham chiếu
Chất bôi trơn ren giàu kẽm (Jet-Lube, Copperslip)	0,17–0,20	Tăng 5–15% mô-men cần thiết
Mạ kẽm nhúng nóng (HDG) không bôi trơn thêm	0,20–0,22	Tăng 15–30% mô-men cần thiết
Khô, không bôi trơn (thép carbon thông thường)	0,20–0,25	Tăng 25–60% mô-men cần thiết

Bảng tham khảo mô-men xoắn ASME B16.5 (ASTM A193 B7 / A194 2H)

Các giá trị mô-men sau được tính cho bu lông ASTM A193 B7 ghép với đai ốc lục giác nặng A194 2H, nhắm đến 50% giới hạn chảy tối thiểu (SMYS = 105 ksi = 724 MPa) — điểm khởi đầu bảo thủ theo Phụ lục J của ASME PCC-1. Giả định bôi trơn: dầu nhẹ hoặc hợp chất chống dính, K = 0,17.

Kích thước mặt bích	Cấp 150	Cấp 300	Cấp 600	Cấp 900	Cấp 1500	Cấp 2500
Định dạng: Kích thước bu lông × số lượng → Mô-men mục tiêu (N·m) tại 50% SMYS, K=0,17
1" NPS	½" × 4 → ~45	½" × 4 → ~45	⅝" × 4 → ~85	¾" × 4 → ~150	⅞" × 4 → ~230	1" × 4 → ~350
2" NPS	⅝" × 4 → ~85	⅝" × 8 → ~85	¾" × 8 → ~150	⅞" × 8 → ~230	1" × 8 → ~350	1¼" × 8 → ~680
4" NPS	⅝" × 8 → ~85	¾" × 8 → ~150	⅞" × 8 → ~230	1⅛" × 8 → ~490	1¼" × 8 → ~680	1½" × 8 → ~1.180
6" NPS	¾" × 8 → ~150	¾" × 12 → ~150	1" × 12 → ~350	1¼" × 12 → ~680	1⅜" × 12 → ~920	1¾" × 12 → ~1.800
8" NPS	¾" × 8 → ~150	¾" × 12 → ~150	1⅛" × 12 → ~490	1¼" × 12 → ~680	1½" × 12 → ~1.180	2" × 12 → ~2.700
10" NPS	⅞" × 12 → ~230	1" × 16 → ~350	1¼" × 16 → ~680	1⅜" × 16 → ~920	1¾" × 16 → ~1.800	2½" × 12 → ~5.100
12" NPS	⅞" × 12 → ~230	1" × 16 → ~350	1¼" × 20 → ~680	1½" × 20 → ~1.180	2" × 20 → ~2.700	3" × 12 → ~8.800

Lưu ý: Các giá trị mô-men này chỉ là điểm khởi đầu chỉ dẫn. Mục tiêu mô-men cuối cùng phải được xác định thông qua quy trình quản lý mặt bích chính thức theo ASME PCC-1, tính đến loại đệm, độ nhám bề mặt mặt bích, nhiệt độ vận hành và đặc tính kéo thực tế của lô bu lông.

Trình tự siết chéo ASME PCC-1

Siết theo thứ tự đơn giản theo chiều kim đồng hồ sẽ tạo ra tải trọng không đều trên đệm. Trình tự siết chéo (mẫu hình sao) ASME PCC-1 đạt được độ nén đệm đồng đều:

1. Lần 1 — Siết sơ bộ (~20% mô-men mục tiêu): Đánh số bu lông từ 1 đến N bắt đầu từ vị trí 12 giờ. Siết theo thứ tự chéo để hai mặt bích tiếp xúc.
2. Lần 2 — 50% mô-men mục tiêu: Lặp lại trình tự chéo ở 50% mô-men mục tiêu cuối cùng.
3. Lần 3 — 100% mô-men mục tiêu: Lặp lại trình tự chéo ở 100% mô-men mục tiêu.
4. Lần 4 — Kiểm tra (chiều kim đồng hồ): Lần kiểm tra cuối cùng theo chiều kim đồng hồ ở 100% mô-men. Thông thường 2–4 lần cho đệm xoắn ốc; đến 6 lần cho RTJ.

Siết nóng và siết lại theo nhiệt

Vật liệu đệm — đặc biệt loại xoắn ốc — trải qua giảm ứng suất 10–30% trong chu kỳ nhiệt đầu tiên. ASME PCC-1 khuyến nghị siết lại nóng sau khi mối nối đạt nhiệt độ vận hành lần đầu. Điều này bắt buộc với mặt bích Cấp 600 trở lên và tất cả ứng dụng đệm xoắn ốc tại hầu hết các công ty vận hành lớn.

Căng bu lông thủy lực vs khóa mô-men

Với mặt bích Cấp 900 trở lên và tất cả kết nối đường kính lớn hoặc quan trọng về an toàn, căng bu lông thủy lực được ưu tiên hơn khóa mô-men. Căng thủy lực tác dụng tải trọng hướng trục trực tiếp — loại bỏ sự không chắc chắn về hệ số K — và đạt độ đồng đều tải bu lông ±5% so với ±25–35% với khóa mô-men.

Đặt bộ bu lông ASME B16.5 từ LOKRON

LOKRON cung cấp bộ bu lông mặt bích ASME B16.5 hoàn chỉnh: bu lông ASTM A193 B7 cắt theo chiều dài chính xác cho từng kích thước mặt bích và cấp áp suất, ghép với đai ốc lục giác nặng A194 2H, kèm một MTR EN 10204 Type 3.1 duy nhất cho cả hai bộ phận. Cung cấp kích thước mặt bích, cấp áp suất, loại đệm và số lượng — LOKRON sẽ xác nhận kích thước bu lông chính xác và giá tổng trong 24 giờ.