本文采用相互作用和条件的正反分析法，首先确定阀门螺栓组装配工艺影响因素主体，再对其正负向影响进行分析，最后对其正向影响的达成条件进行分析，控制有利因素，以获得相对优化的螺栓组装配方式，为阀门螺栓组装配工艺的改进提供建议，也为工业生产过程的问题分析与优化提供一种方法。
【关键词】正反分析法；阀门螺栓组；润滑；装配工艺
0 前言
螺栓组在阀门中起到紧固连接和压紧密封的作用，在阀门相关标准中将承压部件的连接螺栓归类到承压件之中，可见螺栓是阀门上非常重要的零件。采用科学的分析方法来确定阀门螺栓组装配工艺的关键影响因素，就可以有效地控制这些关键影响因素，将这些因素进行改进，使其产生正向作用。这对优化阀门螺栓组的装配工艺，提高阀门性能有着重要的意义。
1 阀门螺栓组装配工艺影响因素主体分析
1.1 阀门螺栓组装配工艺影响因素主体的确定
阀门螺栓组在装配过程中接触的零件或部位有阀门法兰、螺母螺纹面、螺孔螺纹面、紧固扳手，相关联的零件有垫片。将阀门螺栓组对接触件和关联件的影响定义为正向作用，将接触件和关联件对阀门螺栓组的影响定义为反向作用。通过表1对因素进行分解分析可知阀门螺栓组对螺纹面和扳手的正向作用是因为需要达到紧固和压紧密封的作用而产生的，所以正向作用可归纳为紧固和压紧密封，反向作用可归纳螺栓组的受力和旋合。这些作用也就是阀门螺栓组装配工艺的影响因素。
表1 阀门螺栓组正反向作用分析
1.2 阀门螺栓组装配工艺影响因素主体的正负向影响分析
定义能够实现以上正反向作用的条件为基础条件，能够使以上正反向作用优化的条件为优化条件，能够使以上正反向作用恶化的条件为恶化条件，通过表2对以上作用的实现条件进一步分析可知：基础条件归纳为足够的力和足够的强度，优化条件归纳为均匀和顺畅，恶化条件均是关联优化条件的负向影响，无其它影响。足够的强度是螺栓组设计的范畴，不属本文讨论的内容，因此阀门螺栓组装配工艺的实现及优化条件可总结为受足够且均匀的力和顺畅，此条件也就是阀门螺栓组装配工艺的正向影响。当阀门螺栓组的正向影响能够达成时，负向影响即不会出现。
表2 阀门螺栓组正反向作用关联条件分析
2 阀门螺栓组装配影响因素主体的正向影响的达成条件分析
2.1 足够的力
想要使阀门螺栓组有足够的力，可以通过两个方面来实现：一是，实际增加阀门螺栓组的紧固力来实现良好地紧固或压紧密封，二是，改善能够影响实现良好紧固和压力密封的紧固力的因素。第一方面实际增加阀门螺栓组的设计紧固力可以很直接地实现，但这并不是一种优化的方式，第二方面则可以借助计算来进行分析。查GB/T 16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》可知，螺栓紧固力的关系式见公式（1）。
Tf=kFfd（1）
式中Tf——紧固扭矩；
K——扭矩系数；
Ff——初始预紧力或预紧力；
d——螺纹公称直径。
由公式（1）可知，在螺栓尺寸确定的情况下，螺栓的公称直径d是确定的，因此在相同的紧固扭矩下，如果能降低扭矩系数K，则可以获得更大的紧固力。
查GB/T 16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》可知，扭矩系数K的关系式见公式（2）
K=1/（2d（P/π+μsd2secα’+μwDw）） （2）
式中 P——螺距；
μs——螺纹摩擦系数；
d2——螺纹中径；
α’——螺纹牙侧角；
μw——支承面摩擦系数；
Dw——支承面摩擦扭矩的等效直径。
由公式（2）可知，在螺栓尺寸确定的情况下，螺栓的公称直径d、螺距P、螺纹中径d2、螺纹牙侧角α’、支承面摩擦扭矩的等效直径Dw是确定的。在此条件下，扭矩系数K仅和螺纹摩擦系数μs和支承面摩擦系数μw有关，而考虑螺栓的防松，支承面的表面粗糙度要求不宜过于提高，所以支承面摩擦系数μw相对固定。由此可见，降低螺纹摩擦系数μs则可使扭矩系数K减小。降低螺纹摩擦系数μs可以通过提高螺纹的表面粗糙度和增加螺纹间的润滑两种方式来实现。
2.2 顺畅
要达到顺畅的要求则涉及三个方面：一是，尺寸的公差配合合理，二是，螺纹接触面的表面粗糙度较好，三是，增加螺纹间的润滑。目前阀门螺纹配合公差按照机械设计手册通常选择6g/6H，这个公差配合是适用于紧密和强度的通用要求的，在此不对其它配合公差进行试验研究；螺纹接触面的表面粗糙度可以通过调整螺纹加工参数或螺纹加工后增加磨削的工艺方法来实现；润滑可以通过使用润滑剂来实现。
相对提高接触面的表面粗糙度而言，增加润滑更具经济性和高效性。润滑剂的选择应根据阀门螺纹旋合件型式不同来定。对于螺栓螺母旋合的情况可以选择使用粘稠度稍高的润滑剂，对于螺纹盲孔可以选择轻质油或石墨粉之类的润滑剂，以防止螺纹接触面因被油膜填充形成封闭空间而导致螺栓安装困难及螺纹孔底封闭空气受压发生意外。对于不锈钢螺栓应选择使用二硫化钼润滑剂以保证在起到润滑作用的同时还可有效防止接触螺纹咬死。
2.3 均匀
阀门螺栓组均匀装配的要求涉及到螺栓装配顺序的均匀和每个螺栓力的均匀。目前行业对螺栓的装配顺序的研究表明：同时加载优于对角加载的方式，对角加载优于顺序加载的方式。但是考虑阀门法兰的型式和尺寸的限制。在螺栓的加载方式上可根据以下原则选择：
（a）在工具允许的情况下，对于有足够操作空间的盲板法兰盖采用同时加载阀门螺栓的方式；
（b）在因法兰型式和尺寸限制无法使用同时加载工具的情况下，采用对角加载阀门螺栓的方式；
（c）避免采用顺序加载阀门螺栓的方式。
要想使每个螺栓获得均匀的紧固力，可以选择定扭矩扳手作为阀门螺栓组的紧固工具。当然，为提高效率，还可以选择电动或气动定扭矩工具来紧固阀门螺栓组。
3 结语
采用正反向作用分析和正负影响的正反分析方法，相对可靠全面地分析出了阀门螺栓组的影响因素和具体影响。使用此方法对阀门螺栓组装配影响因素主体进行分析确定，对阀门螺栓组装配影响因素主体的正负向影响进行分析，对阀门螺栓组装配影响因素主體的正向影响的达成分析，可以确定通过对螺纹接触面进行合适的润滑可以降低螺栓紧固的摩擦系数，进而在相同紧固扭矩下获得更大的紧固力；通过同时加载或对角加载可以获得相对较为均匀的拧紧；通过使用定扭矩紧固工具可以使每个螺栓获得均匀的力。在设计阀门螺栓组装配工艺时，选择校对合理的方式，控制影响螺栓组的因素，使这些因素转化为优化条件，从而产生正向作用，就可以有效地改进阀门螺栓组的装配工艺。
【参考文献】
[1]高俊峰，吴树济.压力容器用大直径法兰连接密封垫片的选用[J].压力容器， 2012.19（10）：67-70.
[2]华军.螺纹润滑状态改变对螺桂预紧力知影响的分析[J].车辆工艺，2014.（6）：13-15.
[3]GB/T 16823.2-1997.螺纹紧固件紧固通则[S].