引言
螺柱是工业应用中最关键的紧固件之一，特别是在法兰连接、压力容器和阀门组件中。与六角螺栓不同，螺柱两端（或全长）带有螺纹，并与两侧螺母配合使用。然而，并非所有螺柱都相同。三种主要类型——全螺纹、半螺纹和双头螺柱——根据载荷要求、装配方法和标准合规性服务于不同目的。本指南提供工程级比较，帮助采购工程师和项目经理为其应用选择正确类型。
定义与标准
全螺纹螺柱
顾名思义，全螺纹螺柱的螺纹贯穿整个杆部。它们通常按照ASTM A193（用于高温或高压服务）或ASTM A320（用于低温服务）等标准制造。全螺纹螺柱通常用于需要整个长度与螺母或螺纹孔啮合的应用，以提供最大夹紧力分布。
半螺纹螺柱
半螺纹螺柱仅在杆部的一部分（通常两端）有螺纹，中间留下无螺纹段（握持长度）。螺纹部分通常长度相等，无螺纹部分常称为“杆身”或“杆部”。这些在ASME B18.31.2等标准中定义，常见于法兰螺栓连接中，无螺纹段穿过法兰螺栓孔。
双头螺柱
双头螺柱（也称为“攻丝端螺柱”）两端螺纹长度不同。一端（“攻丝端”）较长，设计用于旋入螺纹孔；另一端（“螺母端”）较短，用于安装螺母。它们常用于一侧无法安装螺母的应用，如阀盖或发动机缸体。标准包括ASTM A193和DIN 939。
应用比较
| 应用 | 全螺纹 | 半螺纹 | 双头 |
|---|---|---|---|
| 法兰（ASME B16.5, EN 1092） | 很少使用；全螺纹可能导致螺栓孔应力集中 | 首选；无螺纹杆身与螺栓孔对齐，减少剪切应力 | 不典型；仅在一侧攻丝时使用 |
| 压力容器（ASME VIII） | 用于某些内部螺栓连接或需要完全啮合处 | 常见于外部法兰；无螺纹部分提供更好的疲劳抗力 | 用于带螺纹孔的封头或人孔 |
| 阀门 | 如果指定全螺纹，用于阀盖螺栓连接 | 常见于阀体-阀盖法兰 | 非常常见于阀盖与阀体连接，其中一端攻丝 |
| 结构钢 | 用于带双螺母的剪切连接 | 较少见；优先使用六角螺栓 | 罕见 |
优点与缺点
全螺纹螺柱
优点：最大螺纹啮合；可用于两端螺母或一端螺纹孔；长度调节灵活。缺点：螺纹收尾处应力集中；可能导致法兰螺栓孔磨损；抗弯曲疲劳能力较差。
半螺纹螺柱
优点：无螺纹杆身提供更好的剪切强度和疲劳抗力；减少法兰螺栓孔应力集中；装配时更易对齐。缺点：需要精确的握持长度；不适用于螺纹孔；调节性有限。
双头螺柱
优点：适用于盲孔；允许在不从螺纹侧拆卸螺柱的情况下进行拆卸；为重复装配提供固定螺柱。缺点：需要精确的攻丝深度；存在错扣风险；安装更复杂。
基于载荷和装配的选择标准
载荷类型
对于拉伸载荷，如果螺纹根部面积足够，所有三种类型均可设计承受相同载荷。但对于剪切载荷，具有无螺纹杆身的半螺纹螺柱更优，因为杆身直径通常大于螺纹根部直径。对于疲劳载荷，半螺纹螺柱减少了螺纹收尾处的应力集中，使其在循环服务中更受欢迎。
装配方法
如果两侧均可安装螺母，根据ASME PCC-1指南，通常推荐使用半螺纹螺柱用于法兰接头。如果一侧是螺纹孔（例如阀体），则双头螺柱是正确选择。当螺柱必须一端旋入螺纹孔而另一端安装螺母，或需要切割螺柱长度以适应时，使用全螺纹螺柱。
标准合规性
对于PED 2014/68/EU应用，螺柱必须满足EN 10204 3.1认证。酸性服务需要符合NACE MR0175/ISO 15156。始终验证螺柱类型是否被适用规范（如ASME VIII, EN 13445）允许。
常见错误及避免方法
- 在法兰螺栓连接中使用全螺纹螺柱：可能导致螺栓孔螺纹损坏并降低疲劳寿命。除非另有规定，始终为法兰使用半螺纹螺柱。
- 半螺纹螺柱握持长度不正确：无螺纹部分必须足够长以跨越法兰厚度，确保螺纹不进入螺栓孔。测量法兰厚度并相应指定螺柱长度。
- 双头螺柱过度拧紧：攻丝端可能因过扭矩而滑扣。遵循制造商扭矩值并使用螺纹润滑剂。
- 忽略材料兼容性：对于高温或腐蚀环境，选择合适的材料（例如高温用ASTM A193 B7，耐腐蚀用B8）。
- 忽视认证：对于关键应用，始终要求提供EN 10204 3.1或3.2证书。
LOKRON解决方案
在LOKRON，我们根据ASTM A193、ASTM A320和DIN标准制造所有三种类型的螺柱。我们的产品已通过PED 2014/68/EU、ISO 9001和IATF 16949认证。我们提供完整的可追溯性，并附有EN 10204 3.1文件。无论您需要用于法兰、压力容器或阀门的全螺纹、半螺纹还是双头螺柱，LOKRON都能提供符合您规格的精密紧固件。联系我们获取报价。
常见问题
1. 全螺纹螺柱和半螺纹螺柱有什么区别？
全螺纹螺柱的螺纹贯穿整个长度，而半螺纹螺柱中间有无螺纹段。半螺纹螺柱是法兰螺栓连接的首选，因为无螺纹杆身减少了应力集中。
2. 何时应使用双头螺柱？
当接头一侧是螺纹孔时（例如阀盖或发动机缸体），使用双头螺柱。较长的攻丝端旋入孔中，较短的螺母端安装螺母。
3. 全螺纹螺柱适用于法兰吗？
通常不适用。全螺纹螺柱可能导致法兰螺栓孔螺纹损坏，且疲劳抗力较低。根据ASME PCC-1，推荐使用半螺纹螺柱。
4. 压力容器用螺柱适用哪些标准？
常见标准包括ASTM A193（高温用）、ASTM A320（低温用）和ASME B18.31.2。对于欧洲应用，EN 1515和EN 10269相关。
5. 如何指定正确的螺柱长度？
对于半螺纹螺柱，测量总接头厚度并加上螺母高度和垫圈余量。无螺纹部分应至少等于接头厚度。对于双头螺柱，攻丝端长度必须与螺纹孔深度匹配。
总结
选择正确的螺柱类型——全螺纹、半螺纹或双头——对于接头完整性、安全性和寿命至关重要。全螺纹螺柱提供灵活性，但不适用于法兰。半螺纹螺柱为法兰连接提供优异的疲劳和剪切性能。双头螺柱对于螺纹孔应用必不可少。始终遵守相关标准，并考虑载荷类型、装配方法和环境条件。LOKRON提供经过认证的螺柱，满足您的确切要求。