指南 / 性能等级与材料
ASTM A193 B7、B16 和 L7 螺柱：压力工况该选哪个等级
2026年10月10日
压力工况下的螺柱把法兰、阀体和泵壳紧固在一起，而管线要经受高温、低温和循环载荷。采购方很少需要设计螺柱，但必须选对等级，并在订单上写对标准。A193 B7、B16 和 A320 L7 放在货架上看起来很像，它们在温度范围和试验上不同，选错会导致批次被拒收或现场失效。
本指南比较这三种螺柱，解释 B7M，涵盖螺母和螺纹，并列出询价中应包含的内容。
标准概览
ASTM A193 涵盖用于高温或高压工况的合金钢和不锈钢螺栓材料，在众多等级中包括 B7、B7M 和 B16。ASTM A320 涵盖用于低温工况的合金钢和不锈钢螺栓材料，L7 是其中一个等级。ASTM A194 涵盖两者配用的螺母。
管道法兰用的螺柱是一根没有头的杆，两端或全长有螺纹。尺寸遵循法兰螺栓连接的 ASME B16.5，螺纹形式遵循 ASME B1.1，1 英寸及以上的常用螺纹系列是每英寸 8 牙、2A 配合。
B7、B16 和 L7 是什么
B7。 一种铬钼钢，通常为 4140 或 4142 类型，经淬火加回火。它是一般高压工况的标准螺柱。A193 规定直径不超过 2.5 英寸时，最小抗拉强度 125 ksi (860 MPa)，最小屈服 105 ksi (720 MPa)，直径更大时数值较低。最高硬度为 35 HRC。
B7M。 同样的钢，但回火到更低的硬度，最高约 99 HRB 或 235 HBW，以便在酸性工况下按 NACE MR0175 和 ISO 15156 抵抗硫化物应力开裂。因为硬度较低，强度也较低，设计必须考虑这一点。
B16。 一种铬钼钒钢。钒在 B7 开始松弛的温度下提供抗蠕变能力。适用于高温工况，例如蒸汽和热工艺管线，温度超出 B7 的适用上限。
L7。 来自 A320，是与 B7 同样淬火加回火的 4140 类钢，额外要求在低温下做夏比 V 型缺口冲击试验，常见试验温度为零下 101 °C (零下 150 °F)，冲击功不得低于标准规定的最小值。在常见规格上，它与 B7 强度水平相同。
对比
| B7 | B7M | B16 | L7 (A320) | |
|---|---|---|---|---|
| 钢类型 | Cr-Mo | Cr-Mo | Cr-Mo-V | Cr-Mo |
| 最小抗拉强度，2.5 in 以内 | 125 ksi (860 MPa) | 100 ksi (690 MPa) 典型值 | 125 ksi (860 MPa) | 125 ksi (860 MPa) |
| 硬度上限 | 35 HRC | 约 99 HRB | 约 35 HRC | 约 35 HRC |
| 冲击试验 | 不要求 | 不要求 | 不要求 | 低温下要求 |
| 典型工况 | 一般高压 | 酸性工况 | 高温、蠕变 | 低温 |
| 常用螺母 (A194) | 2H | 2HM | 4 或 7 | 4 或 7 |
数值为典型值，以标准为准。请查对应直径范围的表格，因为螺柱越粗，强度越低。
温度与各等级存在的原因
螺柱受热会失去强度，受冷会失去韧性。
- 高温工况。 B7 能胜任一般碳钢法兰工况。超过几百摄氏度后，螺柱会松弛，也就是在载荷下缓慢伸长，垫片失去压缩量。B16 能抵抗这一点，对于非常高温的工况，则由奥氏体或镍合金接替。请参阅Inconel 和 Monel 紧固件。
- 低温工况。 碳钢变冷时会失去韧性。在室温下韧性好的螺柱，在零下 50 °C 可能发生脆性断裂。L7 通过冲击试验证明其韧性，是冷线和低温工程的正确选择，最冷的工况则用其他等级。
- 酸性工况。 硫化氢会使硬钢开裂。B7M 就是为此而设，其硬度上限降低了风险。未经工程批准，不要在同一个连接中混用 B7 和 B7M。
螺母、螺纹和长度
螺母是连接的另一半。A193 和 A320 螺柱与 A194 螺母配用，等级按强度匹配，对低温工况还要按冲击匹配。即使螺母来自同一家工厂，也要在订单上写明螺母等级。
螺纹按图纸注明的等级切削或滚压。许多法兰螺柱是 2A，螺母是 2B，形成间隙配合。由于法兰厚度和垫片不同，定制的螺柱长度和螺纹长度很常见。螺柱按两端之间测量，每端的螺纹长度是图纸的一部分。螺纹量规检验说明了这些检查。
涂层与标记
压力螺柱可以裸供，也可以镀锌、热浸镀锌，或带降低摩擦并防腐的氟聚合物涂层。每种选择都会改变扭矩与预紧力的关系以及螺母配合，所以请注明涂层和螺母攻丝要求。对于镀锌螺柱，螺母要攻成加大尺寸，以容纳锌层。
每根螺柱都标有等级和制造商标记。标准规定了位置和方式。如果您需要在螺柱上标注炉号，请说明，因为标记会增加一道工序。
试验与证书
压力螺栓连接通常要求完整的认证：
- 棒料的钢厂证书，含化学成分和炉号。
- 力学试验结果：抗拉、屈服、伸长率、断面收缩率。
- 硬度结果。
- 对 L7，冲击试验结果，含试验温度和冲击功数值。
- 热处理记录。
常见的要求是 EN 10204 3.1 型的材料试验报告。每项试验说明什么，请阅读紧固件试验。如果需要第三方见证试验，请在下单前说明。
如何选择
- 最低设计温度低于约零下 30 °C？ 选 L7，或您的工程师针对最冷工况指定的等级。
- 酸性工况？ 选 B7M 配 2HM 螺母，并核对强度。
- 高温，担心蠕变或松弛？ 考虑 B16 或镍合金。
- 一般工况？ B7 配 2H 螺母。
拿不准时，请把设计条件发给工程师，而不是只发等级。
两个订单示例
为炼油厂检修订购四十套法兰螺柱，1-1/8 in 8UN，长 7 in，B7 配 2H 螺母。 工厂把棒料切到长度，两端加工 2A 螺纹，并对螺柱淬火回火，或采购已热处理的棒料。每套随附钢厂证书、硬度结果和螺母试验结果。订单有与停产检修挂钩的日期，所以采购方在下采购订单前确认交期，并要求按规格分批发货。
为零下 40 °C 冷库订购几百根 3/4 in 的 L7 螺柱。 工厂需要能在 L7 试验温度下通过夏比试验的棒料，所以使用带冲击结果的认证棒料，再从热处理批次中取样试验。冲击试验会增加成本和几天时间。采购方要求证书上列出冲击功数值，并核对螺母是否是适用于低温的正确等级。
压力螺栓订单中的常见错误
- 只写等级名称下单， 例如“B7 螺柱”，不写标准或版本。A193 有多个等级，螺母等级也必须匹配。
- 漏写螺母等级， 导致送来的螺母与螺柱等级不符。
- 未经批准就在一个法兰中混用 B7 和 B7M。
- 忘记镀锌螺柱用螺母的 涂层余量。
- 从螺柱总长推算螺纹长度， 而不是分别标注两端。
- 螺柱来自不止一个炉号时， 以为一份证书涵盖一张订单里的所有螺柱。
一份写明标准、等级、螺母、尺寸和证书的简短采购规范，就能消除其中大部分问题。
收货时的文件与标记检查
螺柱到货后，送往现场之前要检查四件事。每根螺柱或每捆上的标记，与证书上的等级和制造商标记一致。螺母标记与您订购的等级一致，例如 2H 或 4。证书上的批次号或炉号，与箱子上的一致。抽样件的尺寸，包括总长和两端螺纹长度，与图纸一致。这样一次简短的收货检验只需几分钟，就能在法兰闭合之前发现错误的等级或错误的长度。
请在项目档案中保存证书，保存期为连接的整个使用寿命，因为压力系统审核或事故调查可能在多年之后要求查看。
询价清单
- 标准和等级：A193 B7、B7M、B16 或 A320 L7，必要时包括版本。
- 螺母等级以及每根螺柱配几个。
- 直径、螺纹系列和等级、总长，以及两端的螺纹长度。
- 涂层，以及任何扭矩或摩擦要求。
- 证书和标记，包括炉号和冲击数据。
- 数量和交货日期。
按图纸生产的螺柱通常按带螺母的套数报价。关于定制零件如何报价的一般指导，请参阅定制紧固件询价清单。清单准备好后，请发送询价，我们会把它转给最多三家能制造并出具认证的制造商。
常见问题
B7 和 B7M 螺柱有什么区别？
B7 是淬火加回火的 Cr-Mo 钢，规定了最低强度和最高 35 HRC 的硬度。B7M 是同一种钢，回火得更软，硬度上限约 99 HRB，用于酸性工况，因为高硬度会增加硫化物应力开裂的风险。B7M 的强度低于 B7，所以请核对设计载荷。
B7 螺柱可以用于低温吗？
A193 对 B7 没有冲击试验要求，所以它不用于低温工况。对于低至冲击试验限值的温度，设计人员会选择 A320 L7，它增加了低温夏比试验。请与设计负责工程师确认最低设计温度。
每种螺柱配哪种螺母？
螺母等级由 ASTM A194 规定。grade 2H 配 B7，2HM 配 B7M，grade 4 或 7 配 B16 和 L7，具体搭配以标准为准。压力连接可能在螺母处失效，也可能在螺柱处失效，所以请在订单上写明螺母等级。