你會在沒有油的情況下運行你的汽車發(fā)動機嗎？在不使用適當?shù)穆菁y潤滑劑的情況下組裝螺栓連接是一種類似的情況。螺紋潤滑劑經(jīng)常被忽視，但會對螺栓連接的成功有著巨大的影響。
在任何工業(yè)裝置中，都可能有數(shù)千個螺栓連接，例如，泵和閥門的填料函、熱交換器端蓋以及整個管道系統(tǒng)的法蘭連接。所有這些設備都用于連接組件，同時保持系統(tǒng)的密封壓力邊界。這些系統(tǒng)可以在高壓、高溫和危險化學品中工作，螺栓連接的失效可能會對人員造成極大的危險。
乍一看，螺栓連接看起來非常簡單。圖 1 顯示了用于將管道各部分連接在一起的基本螺栓法蘭組件。法蘭之間通常安裝一個墊圈，必須對其進行壓縮才能在組件中形成緊密的密封。螺栓提供了一種向墊圈施加壓縮力的方法。機械師用扳手擰緊（轉(zhuǎn)動）法蘭上的螺栓，施加的扭矩轉(zhuǎn)化為將法蘭夾在一起的力，從而壓縮墊圈。
但是螺栓連接比看起來要復雜一些。墊圈需要特定的壓縮量才能產(chǎn)生和保持密封，市場上有無數(shù)種墊圈類型，每種墊圈類型都有不同的特性和所需的壓縮應力才能正確密封。
螺栓可以采用不同的材料、強度、表面處理、螺紋設計和配合。無論所有這些變量如何，都有一個關(guān)鍵要求：用正確的應力壓縮墊圈，以在法蘭之間形成緊密的密封，并在整個使用壽命期間保持密封。
有許多方法可以精確地擰緊連接螺栓。常用的方法是使用扭矩扳手手動擰緊法蘭上的螺栓。在給定扭矩值下，除了摩擦力以外，還有許多變量會影響螺栓載荷的精度，包括螺紋配合和光潔度、使用的工具和機械師的技能。本文將只關(guān)注一個主要變量：摩擦力。這就是潤滑劑這個主題的由來。
為了獲得正確的墊圈應力，需要將螺栓擰緊到正確的扭矩。有一個基本公式用于計算實現(xiàn)特定負載所需的扭矩。請注意，法蘭組件的每個螺栓的載荷是由所需的墊圈應力除以墊圈表面積來確定的，見公式1。
公式1：
T = KFD/12
這里，
T = 扭矩【英尺·磅（ft · lbs）】
K = 螺母系數(shù)，綜合了摩擦對組件的影響
F = 所需的螺栓載荷（lbs）
D = 螺栓（緊固件）直徑（ins）
將墊圈上產(chǎn)生的載荷除以法蘭上的螺栓數(shù)量，以確定每個螺栓的載荷。然后，使用公式1中的公式來確定達到每個螺栓所需載荷時需要的扭矩值。
螺栓載荷和螺栓直徑是明確定義的參數(shù)。K 值略有不同，這是一個理論數(shù)字，表示螺栓連接組件中的摩擦力。理想情況下，它是通過測試實際的螺栓組件（即每個螺栓或螺母組件）來確定的，但在許多情況下，使用的值是螺栓潤滑劑供應商提供的K值。
摩擦對螺栓組件有著巨大的影響。如圖2所示，施加扭矩的一小部分（大約10%）實際上會導致可用的螺栓載荷，最終施加到墊圈上；大部分扭矩則是被螺柱或螺栓和螺母或盲孔的螺紋之間、以及螺栓或螺母頭部下方的法蘭表面之間的摩擦消耗。使用具有較低K系數(shù)的更有效的潤滑劑，可以增加螺栓的可用力值，從而減少對組件的整體摩擦影響。
潤滑螺柱與非潤滑螺柱相比具有更多的一致性。在帶有8個螺栓的法蘭組件中，這種提高的精度有助于確保施加在墊圈上的應力在其整個區(qū)域均勻分布。根據(jù)潤滑劑的質(zhì)量，這種精度可能會在更高負載下下降。一些潤滑劑設計用于在高負載下提供良好的潤滑（即高質(zhì)量的防咬合），而另一些潤滑劑在低負載下具有低摩擦，但在較高應力下會遭到破壞，從而導致多個組件的可變性更大。這可能會導致螺栓載荷不一致，或者在最壞的情況下，螺紋磨損導致施加的螺栓載荷降低、甚至消失。
但是，即使設計師選擇了優(yōu)質(zhì)的螺紋潤滑劑，也需要考慮其它一些因素。
首先，緊固件是一次性組裝，還是在服役期間反復組裝拆卸或調(diào)整？如果是后者，最好選擇具有良好潤滑性能的優(yōu)質(zhì)防咬合劑，防止在組件使用一段時間后（通常在高溫下，這可能會破壞基礎潤滑劑）磨損。即使在基礎潤滑劑出現(xiàn)裂化后，此類別中最高質(zhì)量的產(chǎn)品仍然可以提供一致的 - 通常更高的K系數(shù)。
其次，潤滑劑應與被密封的介質(zhì)或螺栓連接所在的環(huán)境相容。
最后，在監(jiān)測排放合規(guī)性的系統(tǒng)中，一些潤滑劑可能會在高溫下排放揮發(fā)性有機化合物 （VOCs），這可能會導致誤報。監(jiān)測設備可能顯示法蘭發(fā)生VOC泄漏，而實際上這是潤滑劑在排氣。
