ASTM A194-A 194M-2000 中文版

ASTM A194/A194M-00 高温高压用碳钢和合金钢螺帽标准规范1

本标准以固定的代号A194/A194M颁发。紧接代号后面的数字，表示采用的年份。如经修订，则表示最近修订的年份。括号内的数字表示最近重新审批的年份。上标（ε）表示最近修订或重新审批以来编辑上的变动。

本标准业经国防部各机构批准使用。

1 范围

1.1本规范2涉及公称直径?英吋至4英吋、公制M6至M100的各种碳钢、合金钢和马氏体不锈钢的螺帽。它也涉及公称直径为?英吋和M6及以上的奥氏体不锈钢螺帽。这种螺帽适用于高温或高压场合，或者适用于这两种场合。未经需方允许，各种等级的螺帽不得互相替代。

1.2用来制造螺帽的棒料应通过热成形制作，然后通过无心磨削或通过冷拉作进一步加工。奥氏体不锈钢可进行固溶退火，或者进行退火和形变硬化。当依据附加要求SI订购退火和形变硬化的奥氏体不锈钢螺帽时，需方应特别注意§7.

2.2、附加要求SI以及附录X1，务必彻底了解其含义。

1.3附加要求（S1~S6）是列出来供需方选择的。在询价单、合同和订单中提出要求时，才可实施这些附加要求。

1.4本规范同时采用英吋―磅制和国际单位制。但是，除非订单规定采用带M的规范，所有材料均按英吋―磅制供货。

1.5不论是用英吋―磅制表示的数值，还是用国际单位制表示的数值，均应单独看作是标准数值。在本规范的行文中，国际单位表示于括号内。每种单位制所表示的数值并非精确的等效值。因此，每种单位制必须独立使用，互不依赖。将两种单位制的数值结合使用会产生与本标准不一致的后果。

1本规范由ASTM钢、不锈钢和有关合金A01委员会管辖，并由管道用锻钢件和压延配件及管道及特殊用途的螺栓联接材料A01.22分委员会直接负责。

现行版本于2000年3月10日批准，2000年6月颁布。原先以A194-36T颁发。上次版本为A194/ A194M-99。

2应用ASME锅炉和压力容品规范时，请参看该规范第Ⅱ卷的相关规范SA-194。

3ASTM标准年鉴V0101.06。

4ASTM标准年鉴V0101.05。

5ASTM标准年鉴V0101.01。

6ASTM标准年鉴V0101.03。

7ASTM标准年鉴V0102.05。

8ASTM标准年鉴V0103.01。

9可向美国国家标准协会（ANSI）索取。

2 参考文件

2.1ASTM标准：

A153/A153M钢铁部件热浸镀锌规范3

A276不锈钢棒料和型材规范4

A320/A320M低温环境用合金钢螺栓材料规范5

A370 钢制品机械性能试验方法和定义6

A962/A962M 适用于深冷至蠕变范围任何温度的钢质紧固件或紧固件材料的一般要求5

B633 钢铁部件电镀锌规范7

B695 钢铁部件机械喷涂锌层规范7

B696 机械喷涂镉层规范7

B766 电镀层规范7

E112平均粒度的测定方法

2.2美国国家标准9：

B1.1统一螺钉螺纹

B1.13M公制螺钉螺纹

B18.2.2四方和六角螺帽

B18.2.4.6公制重型六角螺帽

3 术语

3.1本标准所特有的术语的定义：

3.1.1奥氏体级――带有“8”或“9”等词头的所有等级。

3.1.2铁素体级――包括1、2、2H、2HM3、4、5、6、6F、7、7M和16等级。

3.1.3批

3.1.3.1除非另有规定（见§3.1.3.2），一批系指具有相同公称尺寸并用同一方法制成的同一等级的一定数量的螺帽。

3.1.3.2如果订单上提出要实施附加要求S5，那就应采用以下一些“批”的定义：

对于8级螺帽――系指由同一炉钢浇铸并用相同方法制造的具有相同的公称直径和等级的一定数量的螺帽。

对于所有其他等级的螺帽――系指由同一炉钢浇铸并在同一炉次进行热处理（指批量式热处理炉）的或者在具有相同炉况的连续式热处理炉内在8小时以内出炉的具有相同公称直径和相同等级的所有螺帽。

3.1.4对于8级螺帽――在该等级内用一个字母表示出化学成份和制造工艺有所变动。

3.1.5对于6级螺帽――在该等级内用字母F表示为了改善可切削性而增加了合金元素。

3.1.6系列――就是ANSI B18.2.2或B18.2.

4.6M所说明的螺帽的尺寸关系和几何形状。

4订货内容

4.1在对本规范涉及的材料进行询价和订货时，应提供以下资料或数据：

4.1.1 适用规范的代号、年代、日期、等级、颁布日期、修订号；

4.1.2数量（件数）；

4.1.3尺寸（见§8）；

4.1.4§7.2.2.1，§8.1，§8.2，§9.3和§11所列的选用项目；

4.1.5所提出的附加要求（如有的话）。

4.2 镀层――除非需方有此要求，螺帽不得有镀层。镀镉螺帽或镀锌螺帽应按§12.2的规定打上标记。当订购具有镀层的螺母时，需方应特别注意，务必彻底明了附录X2的说明。需方在订单中应详细说明镀层厂家所需的全部数据。这些数据可列举如下（但不限于这些）：

4.2.1指明有关的镀层规范：B766，B696，A153，B695，B633或双方商定的其他规范。

4.2.2关于镀层厚度的要求以及局部或每批平均厚度的测量等。

4.2.3关于选择镀层以及为适应镀层需要而修正螺帽尺寸的各项要求。

4.2.4关于消除氢脆的要求。

5一般要求

5.1依据本规范供货的材料和紧固件应符合A962/A962M的各项要求。这些要求包括试验方法、表面光洁度、螺纹尺寸、标记、合格证、所选择的附加要求等。不符合A962/A962A规范的要求也就是不符合本规范。如果本规范与A962/A962M的各项要求之间出现不一致情况，应以本规范为准。6制造（工艺）

6.1用来制造级和8级螺帽的不锈钢应采用以下一种熔炼方法制作：

6.1.1电炉（另选除气和精炼）；

6.1.2真空感应炉；

6.1.3以上一种炼钢法加上电渣重熔或自耗电弧重熔。

6.2炼钢厂应采取适当的控制措施，以消除材质不均匀性、非金属夹杂物、缩管、疏松及其他缺陷。

6.31级和2级螺帽应经热锻或冷锻制成，也可将热锻、热轧或冷拔棒料经机械加工制成。

6.3.1所有将冷拔棒料经冷锻或经机械加工制成的1级和2级螺帽均应进行去应力退火，退火温度不得低于1000℉（538℃）。

6.3.2凡将热锻或热轧棒料经热锻或经机械加工制成的1级和2级螺帽不需进行任何去应力退火。

6.42HM、2H、3、4、6、6F、7、7M各级螺帽和16级螺帽应经热锻或冷锻制成，或将热锻、热轧或冷拔棒料经机械加工制成，并应进行热处理，以满足所需的机械性能。但是将热处理过的棒料经机械加工制成的螺帽不必再次进行热处理。对于在低温条件下使用的螺帽（A320/A320M规范），可参看附加要求S3。这些等级的螺帽应重新加热到临界温度以上，在适当介质中淬火，然后进行回火。回火温度不得低于以下值：

级别和类型最低回火温度，℉（℃）

2H850 （455）

2HM1150（620）

3 1050 (565)

4 1100（595）

6和6F1100（595）

7和7M1100（595）

161200（650）

6.4.16级和6F级螺帽的回火保温时间不得少于1小时。

6.58级、8C级、8M级、8T级、8F级、8P级、8N级、8MN级、8R级、8S级、8LN级、8MLN 级、8MLCuN级以及9C级螺帽应经热或冷锻制成，或者将热锻、热轧或冷拔棒料经机械加工制成。

6.68A级、8CA级、8MA级、8TA级、8FA级、8PA级、8NA级、8MNA级、8RA级、8SA 级、8LNA级、8MLNA级、8MLCuNA级以及9CA级螺帽应经热锻或冷锻制成，或者将热锻、热轧或冷拔棒料经机械加工制成。这些等级的螺帽应进行碳化物固溶热处理，并应保温足够时间，以溶解碳化铬，接着以较快速度冷却，以防止碳化物重新析出。

化学成份要求%A，B表1

A不得随意加B1、Se、Te和Pb，但6F、8F和8FA除外，其中要求加Se。

B铝的总量（包括可溶铝和非溶铝）。

C由于硫有一定程度的偏析，故从技术角度看，硫的成品分析不宜超过0.060%。

D参见A276规范的说明。

7机械性能要求

7.1硬度试验

7.1.1要求

7.1.1.1所有螺帽均应满足表2规定的硬度要求。

7.1.1.2 1级、2级、2H级、2HM级、3级、4级、7级、7M级和16级的试样螺帽在经§7.1.5规定的热处理之后应达到表2规定的最低硬度要求。

7.1.2试验次数――（1级、2级、2H级、3级、4级7级、16级以及各种类型的6级螺帽）：

7.1.2.1在全部生产性热处理工序结束后，供方应按下表规定的试样螺帽数目进行硬度检验：

批量试样数目

＜800 1

801～8000 2

8001～22,000 3

＞22,000 5

7.1.2.2此外，在全部生产性热处理工序结束后，供方应从每个等级和每个炉号内的每个公称直径和系列中选取一个试样螺母依据§7.1.5的规定进行硬度检验。

7.1.3试验次数――（2HM级和7M级）：

7.1.3.12HM级和7M级螺帽的最高硬度应为235HB或99HRB。此类螺帽应100%进行硬度检验，凡合格者应在M下方划一条线。

7.1.3.2此外，还应进行§7.1.2.2所规定的检验。

7.1.4试验次数――（各种类型的8级螺帽）：供方应按§7.1.2.1规定的试样数目进行硬度检验。

7.1.5二次试验――除了进行§7.1.2.1规定的试验外，供方还应在下面规定的试验性热处理之后对试样螺帽再进行一次硬度试验。（其作法是）在全部生产性热处理结束后，将试样螺母加热到下面规定的温度，保温24小时，然后徐缓冷却。这种硬度试验应在室温下进行。

级别温度，℉（℃）

1850（455）

2，2H，2HM1000（540）

3，4，7，7M1100（590）

161200（650）

7.1.5.1对2HM级和7M级螺帽的特殊要求――这两个级别的螺帽在硬度检验前的准备工作中以及硬度试验过程中均应注意①保持各种标记的清晰度；②尽量避免外形尺寸的变化；③保持螺纹的配合精度。

7.2保证载荷试验

7.2.1要求――所有螺帽均应能经受隹表3和表4所规定的保证载荷试验。但是，未按ANSI B1.1、ANSI B1.13M、ANSI B18.2.2以及B18.2.4.6M规定的尺寸和形状制造的螺帽不必进行保证载荷试验。

7.2.2试验次数

7.2.2.1在全部生产性热处理结束之后，供方应按照§7.1.2.1的规定数目对试样螺帽进行保证载荷试验。但是，凡要求保证载荷120,000磅或530kN的螺帽，除非订单中要求进行保证载荷试验或者要求实施附加要求S1，可以按最低硬度要求供货。凡要求保证载荷120,000磅或530kN的螺帽的保证载荷试验，参见附加要求S4。

7.2.3试验方法――保证载荷试验应按A370的附录A3的3.5.1的规定进行。

硬度要求表2

使用螺纹心轴的保证载荷（英制）表3

注1――保证载荷不是设计载荷。

A参见§7.2.2.1对保证载荷试验的限制。锁紧螺母的保证载荷应为表列值的46%。

B依据的保证应力为130,000 psi。

C依据的保证应力为120,000 psi。

D依据的保证应力为150,000 psi。

E依据的保证应力为135,000 psi。

F依据的保证应力为175,000 psi。

G依据的保证应力为150,000 psi。

H依据的保证应力为80,000 psi。

I依据的保证应力为75,000 psi。

使用螺纹心轴的保证载荷（公制）表4 注1――保证载荷不是设计载荷。

A参见§7.2.2.1对保证载荷试验的限制。锁紧螺母的保证载荷应为表列值的46%。

B依据的保证应力为895MPa。

C依据的保证应力为825 MPa。

D依据的保证应力为1035 MPa。

E依据的保证应力为930 MPa。

F依据的保证应力为1205 MPa。

G依据的保证应力为1035 MPa。

H依据的保证应力为550 MPa。

I依据的保证应力为515 MPa。

7.3锥体保证载荷试验

7.3.1要求――只有当供需双方对表面可见缺陷存在争议时才进行这种试验。尺寸范围在?～1?英寸和M6～M36之间的螺帽应满足表5和表6的要求。不在此范围之内的螺帽以及各种类型的8级螺帽不必进行这种试验。同样，凡未按ANSI B1.1，ANSI B1.13M，ANSI B18.2.2以及ANSI

B18.2.4.6M规定的尺寸和形状制造的螺帽也不必进行锥体保证载荷试验。

7.3.2试验次数――供方应按§7.1.2.1的规定对各个样品螺帽进行试验。

7.3.3试验方法――将一个淬火锥体（图1）和受检螺帽装到一个经淬火的钢质心轴上，然后按表5和表6的规定施加保证载荷。钢质心轴必须符合A370的附录A3的A3.5.1的有关规定。但是其螺纹则应符合有关螺纹系列的ANSI B1.1的3A级配合或者符合有关螺距的ANSI B1.13M的4H公差。淬火锥体应符合图2的规定。如果试样螺帽经受住了保证载荷而未破裂，则该批螺帽即应看作是合格的。

8尺寸

8.1螺帽应为六角形，并符合ANSI B18.2.2和ANSI B18.2.4.6M对六角螺帽或重型六角螺帽的尺寸要求。除非另有规定，应采用美国国家标准重型六角螺帽。螺帽可以是双面倒棱的，也可以只有一个经机械加工的或锻制的支承面（垫圈面），由供方选定。此外还应符合ANSI B18.2.2和ANSI B18.2.4.6M的角度要求。

8.2除非另有规定，螺纹应符合ANSI B1.1或ANSI B1.13M的规定，并依据ANSI B1.2和ANSI B1.3M按§8.2.1和8.2.2的要求进行测量。

8.2.1公称直径≤1英吋的螺帽应为UNC系列2B级配合。公制螺帽公称直径≤M24时应为粗牙系列6H公差。

8.2.2公称直径＞1英吋的螺帽既可以是UNC系列2B级配合，也可以是8UN系列2B级配合。如无特别规定，应按8UN系列供货。公制螺帽公称直径＞M24时应为粗牙螺纹系列6H公差。

使用120°淬火锥体的保证载荷（英制）A

表5

A依据下式进行计算（本式不能用来推断超出本表直径范围的保证载荷值）：CPL＝（1-0.30D）×f×As

式中：CPL――剥离锥体的保证载荷，磅

D――螺帽的公称直径，英寸

f ――螺帽的最小保证应力，psi；参见脚注B、C、D、E、F。

As――螺帽的拉伸应力截面积，英寸2

＝0.7854［D-0.9743/n］2

n――每英寸牙数

B 依据保证应力130,000 psi

C 依据保证应力120,000 psi

D依据保证应力150,000 psi

E依据保证应力135,000 psi

F依据保证应力175,000 psi

使用120°淬火锥体的保证载荷（公制）A

表6

A依据下式进行计算（本式不能用来推断超出本表直径范围的保证载荷值。）CPL＝（1-0.012D）×f×As×0.001

式中：CPL――剥离锥体的保证载荷，kN

D――螺帽的公称直径，mm

f ――螺帽的最小保证应力，MPa；参见脚注B、C、D、E、F。

As――螺帽的拉伸应力截面积，mm2

＝0.7854［D-0.9382P］2

P――螺距，mm（此处的P原文误为n------译者注）

B 依据保证应力895 MPa

C 依据保证应力825 MPa

D依据保证应力1035 MPa

E依据保证应力930 MPa

F依据保证应力1205 MPa

9制作质量、光面光洁度和外观

9.1螺帽应无瑕疵，并具有较好的光面光洁度。

9.2在尺寸范围?～1?英寸和M6～M36之间以及8级以外的任何等级的螺帽中，如果供需双方对其表面可见缺陷存在争议，即应采用§7.3所规定的锥体保证载荷试验。

9.3如果要求螺帽具有无氧化皮的光亮表面，应在订单中予以说明。

10重新试验

10.1关于由需方或其代表进行的重新试验的各项规定参见附加要求S2。

11合格证

11.1螺帽制造厂应向需方或其代表提交一份合格证，说明2H、2HM、3、4、6、6F、7和7M 各级螺帽的化学分析结果，宏观浸蚀试验（只限于碳钢和合金钢）、机械性能试验，最低回火温度等。

11.2合格证至少还应包括以下内容：

11.2.1说明：各个紧固件是依据订单或合同中指明的规范，附加要求或其他要求制造、取样、试验和检查的并符合这些要求。

11.2.2规范的编号、年代、识别符号。

12产品的标记

12.1所有螺帽均应标有制造厂的识别标记。

12.2应在螺帽的一个表面上清晰地打上标记，表明表7所载的螺帽等级和制造方法。除非供需双方同意，不得在六角面上或支承面底面上打标记。镀锌螺帽应在其等级符号后面打上＊号。镀镉螺帽应在其等级符号面后打上一个加号（＋）。

12.3就识别标记而言，制造厂被认为是有权以书面形式证明以下内容的唯一机构：各个紧固件是依据规范制造、取样、试验和检查的，并认定其符合本规范的各项规定。

13关键词

13.1螺栓连接；化学分析；涂层；紧固件上的标记；电镀。

13.2

螺帽的标记

表7

A字母H和M表示经热处理的螺帽（参见§6）。

B参见附加要求S4。

＊此处的§5.7应为§6.6——译者注

附加要求

以下各项附加要求中的一项或数项只有在需方在询价单、合同或订单上提出时才能适用。这些附加要求的细节应由供需双方商定并形成书面材料。附加要求决不应否定本规范本身的任何一项要求。

S1 形变硬化的奥氏体钢螺帽

S1.1可以指定要8、8C、8T、8M、8F、8P、8N或8MN螺帽。如果订单上提出实施附加要求S1，就应使用冷拨棒材加工螺帽，也可以冷锻成形。随后不必对螺帽进行热处理。按这一要求制成的螺帽应按§7.2.2.1的规定进行保证载荷试验并应经受住表S1.1和表S1.2所规定的保证载荷。对于保证载荷超过120,000磅或530kN的螺帽，应实施附加要求S4。表2所规定的硬度范围不适用于形变硬化螺帽。按本要求制造的螺帽应在打印级别符号的下方加一横线。

S2 供方代表重新试验

S2.1需方代表应选取以下数量的螺帽按§7的要求进行试验：公称直径≤5/8英寸和M16的螺帽每keg(200磅或90kg为一单位)取两个螺帽；公称直径＞5/8英寸和M16但公称直径≤11/2英寸和M36的螺帽每keg取一个螺帽；公称直径＞11/2英寸和M36的螺帽每两个keg取一个螺帽。

S3 4级和7级螺帽的低温性能要求

S3.1如对4级和7级螺帽提出了低温性能要求，则应实施A320对L7级所规定的夏比冲击试验以及有关的各项要求。依据螺帽规格之不同，同一炉号的螺帽需分别提取试样，并与涉及该试验的螺帽一起进行热处理。如果棒料直径小于5/8英寸或M16，就不可能制成实尺试样。

S3.2对于经过这种试验的螺帽，应按表7所示给其标记增加一个“L”字母。

S4 大型螺帽的保证载荷试验

S4.1对于要求保证载荷大于120,000磅或530kN的螺帽，需进行保证载荷试验。当有此要求时，应依据的规定和表S4.1和表S4.2所列载荷进行试验。最大载荷完全取决于设备能力。

S5 通过炉号控制产品

S5.1当要求通过实际的熔炼分析来控制螺帽并规定要实施本附加要求时，供方应在每次发货时给成品螺帽标上实际的炉号。当实施本附加要求时，供方应提供一份合格证，其上载明每批螺帽的实际生产试验结果以及熔炼分析结果。

使用螺纹心轴的形变硬化螺帽保证载荷试验（英制）表S1.1 注1——保证载荷不是设计载荷。

A锁紧螺帽的保证载荷应为表列值的46%。

B依据保证应力110,000psi（公称直径＜3/4英寸）；100,000psi（7/8～1英寸）；95,000psi（11/8～11/4英寸）；90,000psi（13/8～11/2英寸）。

C依据保证应力100,000psi（＜3/4英寸）；90,000psi（7/8～1英寸）；85,000psi（11/8～11/4英寸）80,000psi（13/8～11/2英寸）。

D依据保证应力125,000psi（＜3/4英寸）；115,000psi（7/8～1英寸）；105,000psi（11/8～11/4英寸）100,000psi（13/8～11/2英寸）。

使用螺纹心轴的形变硬化螺帽保证载荷试验（公制）表S1.2 注1——保证载荷不是设计载荷。

A锁紧螺帽的保证载荷应为表列值的46%。

B依据保证应力760MPa（公称直径＜M20）；690 MPa（M22～M24）；655 MPa（M27～M30）；

620 MPa（M36）。

C依据保证应力690MPa（＜M20）；620 MPa（M22～M24）；585 MPa（M27～M30）；

550 MPa（M36）。

D依据保证应力860MPa（＜M20）；795 MPa（M22～M24）；725 MPa（M27～M30）；

690 MPa（M36）。

A

A ANSI B18.2.2对尺寸范围超过1?英寸的螺帽仅提供了重型六角螺帽的尺寸。参见§7.3.1。

B对于大型螺帽以及其他螺纹系列的螺帽，其保证载荷可通过计算求取：将螺纹的应力截面积乘以表3或表S1.1的脚注所载保证应力。锁紧螺帽的保证载荷应为表列值的46%。

大型的重型六角螺帽的保证载荷（公制）A表S4.2

A ANSI B18.2.4.6M对尺寸范围超过M36的螺帽仅提供了重型六角螺帽的尺寸。参见§7.3.1。

B对于大型螺帽以及其他螺纹系列的螺帽，其保证载荷可通过计算求取：将螺帽的应力截面积乘以表3或表S1.1（此处似应为表4或表S1.2——译者注）的脚注所载保证应力。锁紧螺帽的保证载荷应为表列值的46%。

S6工作温度超过1000℉（540℃）时对非H级奥氏体钢的粒度要求。

S6.1当设计的工作温度超过1000℉（540℃）时，材料应具有7号粒度或再粗一些（可按E112确定），这样确定的粒度应载入《试验报告》中。

附录

（非强制性资料）

X1.奥氏体钢的形变硬化

X1.1形变硬化就是在再结晶温度以下进行的塑性变形冷加工引起的金属强度和硬度的提高。对于奥氏体不锈钢来说，就是通过冷拔或其他方法将带余量的棒料减小至所需要的最终尺寸，从而产生了形变硬化这一效应。任何合金材料产生形变硬化的程度受其本身形变性能的限制。此外，形变硬化的程度还受到形变过程中各种变量的限制，例如：横断面的总减小量、模子角度和棒料尺寸等。比方说，在粗大棒料中，塑性变形主要发生在棒料的外层，因此，主要是棒料表层区可由于形变硬化而获得较高强度和硬度。这就是说，棒料越细，则形变硬化越深。因此，一个特定的经形变硬化的紧固件的机械性能不仅取决于该紧固件的合金材料，而且也取决于用来制造该紧固件的棒料的尺寸大小。

X2.镀层及其应用范围

X2.1镀层紧固件的工作温度应低于镀层金属熔点的一半，除非考虑到该镀层金属在液态或固态下或者在两态下均存在脆裂倾向。锌的熔点约为780℉（415℃），因而镀锌紧固件的工作温度应低于390℉（210℃）。镉的熔点约为600℉（320℃），因而镀镉紧固件的工作温度应低于300℉（160℃）。