一张图片足以透彻理解工艺管道学问，五种管道类型，四种管件种类，法兰部件、密封垫以及紧固螺栓，这些内容，其实非常容易掌握。
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「正文」
管 子
管子的归类方式多种多样，若以制作原料作为区分标准，则可以划分为金属类管道、非金属类管道，以及钢与非金属材料复合而成的管道。
橡胶管、塑料管、石棉水泥管、石墨管、玻璃钢管等属于非金属管，这类管道的运用，在比例上不如金属管道广泛，金属管道在多数石油化工设施中，占据全部工艺管线铺设工作的百分之八十五以上。
今天，给大家重点介绍金属管材。
金属管材分类
焊接钢管
焊接钢管，也称有缝钢管，一般由钢板或钢带卷焊而成。
按管材的表面处理形式：
分为两种类型，一种是表面镀锌的，一种是表面未镀锌的。表面镀锌的呈现银白色，俗称白铁管或镀锌钢管；表面未镀锌的属于普通焊接钢管，俗称黑铁管。
镀锌的焊接型管材，多用于输送需要保持清洁的流体，例如日常饮用水、经过净化的气体、以及用于仪器的空气等；而未镀锌的焊接型管材，则适合用来输送水蒸气、燃气、加压空气以及冷凝液等。
根据用户要求，焊接钢管在出厂时可分两种：
一种焊接钢管的管口有螺纹，另一种则没有螺纹，管口有螺纹的焊接钢管，单根长度通常在4到9米之间，管口没有螺纹的焊接钢管，单根长度一般介于4到12米。
焊接钢管按管壁厚度不同：
钢管可分为薄壁型、加厚型和一般型。一般型钢管在工艺管道中使用最为广泛，其测试压力为2.0兆帕。加厚型钢管的测试压力为3.0兆帕。
焊接钢管的联接方法较多：
采用螺栓紧固、法兰对接以及熔接方式,法兰对接又可细分为螺栓法兰对接和熔接法兰对接,熔接方式又可区分为气化熔接和电流熔接。
常用焊接钢管的规格范围：
为公称直径6～150mm
无缝钢管
无缝钢管，是工业管道中用量最大，品种规格最多的管材。
基本上分为：
流体输送钢管分为两种类型，一种是工艺管道普遍使用的钢管，另一种是具有特殊用途的钢管，例如锅炉专用钢管、裂化炉管以及热交换器用钢管。
按材质可分为：
碳素无缝钢管、铬钼无缝钢管和不锈、耐酸无缝钢管。
按公称压力可分为：
分为低压等级，即0到1.0MPa之间，属于第一种情况；当中压等级，也就是在1.0MPa和10MPa之间，属于第二种情况；若为高压等级，则表示大于或等于10MPa，属于第三种情况。
工艺管道常用的是流体输送用无缝钢管。
分类如下：
碳素无缝钢管
常用的制造材质为10号、20号、16Mn钢。
其尺寸涵盖：热轧外径从φ32至φ630毫米，冷拔外径介于φ6与φ200毫米之间，单根管体长度位于4至12米区间，允许工作温度上限为450摄氏度，下限为-40摄氏度。
适用于多种不会使钢材生锈的物料传输，包括蒸汽、氧气、压缩空气、油类以及油气等。
低合金钢无缝钢管
系指含一定比例合金元素的合金钢管。
通常分为两种：
有一种钢管里掺杂锰成分，属于低合金管，叫一般低合金管，比如16Mn、15MnV这类；另有一种钢管里掺有铬、钼成分，属于低合金管，叫铬钼管。
常见的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo这些牌号，这些钢材的外径尺寸介于φ10到φ273毫米之间，单根钢管的长度通常在4到12米，铬钼钢管能够承受的温度区间为-40摄氏度到550摄氏度。
这种特殊钢管，常用来运送高温的油料、油气，也适合输送腐蚀性弱的盐溶液、低浓度有机酸类物质。
不锈耐酸无缝钢管
铬、镍、钛这几种金属的含量各有不同，可以生产出许多不同类型的产品，例如Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。
这些钢号里，1Cr18Ni9Ti的消耗量最大，施工图上经常用简化的材料符号18-8来标注，其可以使用的温度区间是从零下196度到700度。
在化工业制造环节，用于传输多种具有显著腐蚀性的物料，例如硝酸、醋酸以及尿素之类。
高压无缝钢管
它的制作材料跟前面说的无缝管差不多，不过管壁更厚，比中低压无缝管要厚，最厚的管壁有40毫米。
化肥装置选用的高压无缝管尺寸为φ14×4毫米至273×40毫米，单根管体长度介于4米和12米之间，可承受的压力区间为10兆帕到32兆帕，工作环境温度可在零下四十摄氏度到四百摄氏度范围内变化
在石油化工设备里，这些高压无缝管道用于传输多种物料，包括原料气体、氢氮混合物、合成气体、水蒸气以及高压冷凝水等。
低温钢管
引进的工程项目中，冷区的使用量很大，该项目的材料标记为STPL-39、STPL-46，运行环境温度能够达到-105℃。
低温钢管包含两种类型，分别是无缝管和有缝管，无缝低温管的公称直径范围是15至400毫米，其壁厚与碳钢管相同，而有缝低温管的公称直径从400毫米到1100毫米，壁厚规格为6至10毫米，每根管子的标准长度是6米。
用于传输多种无腐蚀性低温流体的管道，当前国内尚未有符合该规范的钢管实现规模化制造。
钢板卷板管
钢板卷制焊接的管子，称为卷板管，包括直缝卷焊钢管和螺旋缝卷焊钢管两种类型。
直缝卷焊钢管：
螺旋缝卷焊钢管：
直缝卷焊钢管和螺旋缝卷焊钢管，常用来输送常温低压且腐蚀性不严重的物质，例如低压蒸汽、地下循环水、煤气和油气等。螺旋缝卷焊钢管单根长度较大，特别适合用于长距离的管道输送。
依照项目要求，还有直缝不锈钢板卷管，均在现场制作，工厂不加工。采用的材料多为1Cr18Ni9Ti钢板。其尺寸规格，直径从200到1000毫米，直径在200到400毫米范围的壁厚为4毫米，直径在700到1000毫米范围的壁厚为6到8毫米，单根管体的长度为4.5米。适用温度和输送的介质范围同低压不锈钢管。
铜管
铜管分紫铜管和黄铜管两种：
铜管的制造方法分为拉制和挤制两种：
铜质管道可在250度以内正常运作，常被用于输送油料、作为隔热保护管以及制造空分制氧设备中的氧气管线。
钛管
钛制管道是近些年才发展起来的一种管材，因为它重量较轻、强度大、抗腐蚀性能好以及低温耐受性强，所以经常被用在其他材料难以满足要求的工艺环节。
钛管选用TA1、TA2工业纯钛打造而成，其适用温度区间为-140至250摄氏度，一旦温度超出250摄氏度，该材料的力学性能便会减弱。
钛制管道的标称直径通常介于20毫米至400毫米之间。该管道类型适用于承受较低及中等压力的环境，其中低压版本管壁的厚度从2.8毫米变化到12.7毫米，而中压版本管壁的厚度则介于3.7毫米与21.4毫米之间。
钛制管道尽管具备诸多长处，不过因为成本很高，连接操作复杂，所以目前还没有得到普遍应用。
管 件
调整管线行进方向、调整管线高度位置、更换管线粗细程度，或者从主管线上引出分支管线，这些操作都必须借助管件来实现，因为管线的整体布局形态千差万别，复杂程度也各不相同，所以管件拥有非常丰富的种类。
常用的管件有弯头、三通、异径管、管接头、管帽等。
管件按用途分类
弯头
弯头是用来改变管道的走向。
一般弯头会形成九十度、四十五度和一百八十度的形状，一百八十度的弯头也叫做U形管件，偶尔也会见到非标准角度的弯头，不过这种情况非常少见。
玛钢弯头
玛钢弯头，也称可锻铸铁弯头，是最常见的螺纹弯头。
玛钢弯头尺寸相对较小，常见尺寸区间为二分之一至四英寸，依据表面处理方式区分，有镀锌与未镀锌两类。
这类金属管道配件，主要应用于供暖系统，以及上水道和燃气输送管线。在制作流程里，除了那些需要频繁拆装的低压管线，其他物料输送的管道上几乎见不到它的应用。
压制弯头
压制弯头，又名冲压弯头或无缝弯头，是用上乘碳素钢、耐酸不锈钢以及低合金钢无缝管等，在专门设计的模具里压制成型的。
冲压焊接弯头
冲压焊接弯头，首先将板材通过模具冲压成半块环形弯头，接着将这两块半环弯头进行组对，并完成焊接，最终成型。
其弯曲半径同无缝管弯头，规格范围为公称直径200mm以上。
焊接弯头
焊接弯头，也称虾米腰或虾体弯头。
制作方法有两种：
高压弯头
高压弯头，是采用优质碳素钢或低合金钢锻造而成。
依据管道对接方式，弯头两端需制作成螺纹状或坡口形态，制作时精度要求极高，管口螺纹须与法兰口螺纹严密匹配，能够轻松旋合且不会松脱。
用于承受22.0、32.0兆帕压力的石化装置管线，其普遍尺寸规格介于6毫米到200毫米之间。
三通
三通是用于连接主管道和分支管道的配件，依据其制作材料和使用目的的差异，可以细分为多种类型。
从规格上划分：
可分为同径三通和异径三通，同径三通也称为等径三通；
玛钢三通
玛钢三通的构成原料和尺寸界限，与玛钢拐管类似，在石油化工流程管线中的应用频率不高，主要应用于室内供热、给排水和燃气输送管线。
钢制三通
在二十世纪七十年代之前，国内工业制造的技术进步迟缓，工艺管线领域的工程水平同样不高。
当中低压管道系统需要安装分支管时，通常通过在主管上开孔的方式处理，依据分支管的尺寸进行开孔，然后焊接分支管。这种施工方式存在诸多不足之处，焊接效果难以确保，焊接后管道容易发生形变，主管内部也容易混入异物。
七十年代末，冶金、石油化工等大型现代化生产设施开始引进，推动了工艺管道工程技术进步，现阶段，国内已能制造中低压管道用钢制三通件，并已开发成系列化产品，其中无缝三通规格涵盖DN20至600毫米，钢板焊接三通规格覆盖DN150至1500毫米。
定型三通的生产，选用上乘的管道材料，先进行切割和开孔，然后加热，借助模具进行拉伸，再通过机械加工，最终制成标准化的三通产品。中低压的钢制三通，在实地安装过程中通常采用焊接方式连接。由钢板卷制而成的三通，存在两种制作方式，一种是在制造企业利用钢板进行切割，然后卷曲并焊接成型；另一种是在施工地点进行开孔并对接管道。
高压三通
高压三通通常有两种类型，一种是现场焊接而成的，另一种是整体锻造的。
制作高压三通时，需采用上等高压钢管，加工方式同于挖眼对接，主管上钻的孔洞，要与相连的分支管道口径相匹配。焊接作业标准很高，一般焊接前要实施保温，焊接后要执行热处理。它的尺寸规格涵盖DN16至200毫米，承压能力为22兆帕、32兆帕。
整体制作高压三通时，通常使用螺纹法兰对接，其尺寸规格涵盖表号SCH160、管径从DN15到600毫米，表号上会标注“XXS”，对应的管径区间为DN15至300毫米。
异径管
异径管的功能是改变管道的尺寸，从流体流动的角度观察，大部分情况是尺寸从大变小，也有尺寸从小变大的情形，例如蒸汽回水管道和排水管道中的异径管就是尺寸从小变大。这种管件在口语中也被称为大小头。
玛钢异径管
玛钢异径管主要分为两类，一类是带内螺纹的异径管，这种也叫外接头；另一类是内螺纹和外螺纹结合的管件，这种称作补芯，虽然它并非异径管，却发挥着异径管的功能。
钢制异径管
钢制异径管有两种类型，一种是无缝的，另一种是有缝的，无缝异径管是通过无缝钢管加工而成的，而有缝异径管则是从钢板上切割下料，然后卷曲并焊接制作完成的，这种有缝异径管也被称作焊接异径管。
这两种异径管存在同心与偏心两种类型，偏心异径管底部设有垂直边缘，使用时可让管底保持水平状态，方便在停工维护期间将管内物质排出。
无缝异径管的尺寸跨度在二十五毫米至六百毫米之间，有缝焊接异径管的尺寸跨度在二百毫米至一千五百毫米之间。
钢制异径管属于管道系统中的标准管件类型，这种管件是在二十世纪七十年代之后才逐渐出现的，在工艺管道进行管径转换时，早期大多采用现场手工加工的方式完成，管径变化幅度较大时，通常在管道末端通过抽条并焊接的方法直接制造异径管段，这种加工方式能够满足特定安装需求。
管径差异不显著时，可在管口处加热后直接弯曲成型。采用抽条焊接技术制造变径管道，需要投入大量人力，焊缝数量多，且焊接效果难以确保，如今对焊接品质要求极为严苛的工艺管道，已不允许使用这种方法。
其他管件
封头
封头是用来封闭管子一端的部件,常见的形状包括椭圆形和平盖形。
这种呈椭圆形的管件别名为管状盖，尺寸从DN25到DN600不等，常安装在中等及低压管道系统中。
平盖封头，根据其安装位置的不同，可以分为两种类型，第一种类型是平盖封头比管道外径稍大，这种类型需要焊接在管道的外部。
一种做法是采用稍小于管道内径的平顶盖，将盖板置入管内实施焊接，这种封头通常适用于DN15至200mm的尺寸，多见于承受较低压力的管线系统。
凸台
凸台又名管嘴，属于自控仪表领域中的专用零件，设置于工艺管道上，其安装工作由工艺管道负责执行，因此凸台也被归类为管件类别。
工艺管道中的单面管接头属于此类产品，一端焊接在主管道上，另一端用于连接其他设备，或者再进行接续操作，规格从DN15到200毫米，适用于高压、中压以及低压的管道系统。
盲板
盲板，用于阻断管道中的物质流动，依据工作时的压力大小以及法兰接触面的构造，可以分为好些种类。
平整的盲板，需与平整的密封面法兰配套，其能承受的压强介于1.0到2.5兆帕之间。带有凸起的盲板，一面是凸形，另一面是凹形，适合和凹凸形的密封面法兰相接。这种盲板适用的压强为4.0兆帕，尺寸规格从DN25到400毫米。呈梯形凹槽的盲板，应和梯形凹槽密封面法兰配合，其能承受的压强在6.4到16.0兆帕之间。直径在二十五毫米到三百毫米之间。这种环状隔离件，存在三种类型，分别是表面平滑的，带有凹凸花纹的，以及带有梯形凹槽的，它们承受的工作压力与这三种类型相同。这种环状隔离件的特殊之处在于，它将两种功能集于一身，即将隔离件和垫片组合成一个整体。当隔离件置入法兰内部时，位于外部的垫片部分，能够直观地显示管道是否已经完全隔离。制造“8”字盲板时，需依据输送介质的温度和压力来决定材料类型。对于低压管道，若温度不超过450℃，可选用Q235A、20号钢或25号钢。当温度介于450～550℃之间，则应采用15CrMo或1Cr5Mo作为材料。而当压力范围在4.0～16.0MPa，且温度超过550℃时，必须使用不锈钢。
法 兰、垫 片 及 螺 栓
法兰
法兰属于工艺管道的一种配件，主要用于实现管道间的连接。法兰连接方式适用场景十分广泛，例如管道与工业设备对接，以及管道上法兰阀门和其它配件的组装。这种连接方式具备安装和拆卸的便利性，同时也能确保连接的严密性。
工艺管道传输的物料，形态各异，温压状况也千差万别，所以对法兰的承压能力与密封效果，设定了各不相同的指标。为适应工艺管道铺设施工的需求，衍生出多种构造和耐压等级不同的法兰。
以下对各种法兰作简要介绍：
平焊法兰
平焊钢法兰，是中低压工艺管道最常用的一种。
法兰和管子的安装方式是将法兰安在管道前端，焊住法兰的内圈和外圈，让法兰稳固，只适用于公称压力在2.5MPa以下的情况。
平焊钢法兰的密封表面，多数情况下是平整光滑的，在密封面上还制作了轻微的凹槽。这些凹槽一般叫做水线，如下图所示。
平焊钢法兰图
平焊钢法兰的规格范围如下：
对焊法兰
对焊钢法兰，又名高颈法兰，亦称大尾巴法兰。该法兰具备高抗力，不易弯曲变形，且具有良好的防漏效果，密封表面呈现多样化，可承受的压强跨度十分宽广。
该焊法兰表面平整，最大工作压力不超过PN2.5兆帕，尺寸规格从DN10到2000毫米，在PN2.5兆帕压力等级下，尺寸规格为DN10至1000毫米，在PN4.0兆帕压力等级下，尺寸规格为DN10至600毫米，具体结构如图所示。
光滑面对焊法兰图
凹凸型密封结构的对接法兰，因其密封性能优异，能够承受较高的工作压力。每套法兰组件中，一个部件的接触面为凹形，另一个则为凸形。这种法兰通常适用于1.6兆帕到4.0兆帕的公称压力等级，其标准尺寸从10毫米到600毫米不等，具体形态如图所示。
凹凸密封面对焊钢法兰图
榫槽密封型法兰，其密封效果优异，构造特点与凹凸面法兰相似，每套法兰均需成对配套运用。公称压力值在PN1.6至4.0兆帕之间，对应的规格尺寸为DN10至600毫米；公称压力值在PN6.4至10兆帕之间，对应的规格尺寸为DN10至400毫米，见图所示。
榫槽面对焊法兰图
梯形槽密封面法兰，在石油工业管道中应用广泛，能够承受较大压力，常见额定压力有PN6.4和10.0兆帕，对应的管道直径规格从DN10到400毫米；PN16兆帕的，管道直径规格从DN10到300毫米，如图所示。
梯形槽面对焊钢法兰图
上述各种对焊法兰，只是按其密封面的形式不同而加以区别。
从安装层面分析，任何类型的对焊法兰，其接合方式都保持不变，因此所需投入的人力、物料和设备时间，大体上没有显著区别，但是因为密封面的构造各异，法兰的制作费用差别很大，所以制定预算时必须特别关注法兰本身的成本。
松套钢制管法兰
这种法兰和管子并非直接焊接，而是借助管口翻边或者焊环形成密封接触点，松套法兰负责提供紧固效果，这种法兰常用于铜、铝、铅等有色金属以及不锈钢耐酸钢管道的安装。
它最突出的好处：在于法兰能够灵活移动，安装螺栓时十分便捷。
焊环松套钢制管法兰可用于PN0.6至2.50MPa的压力等级，其尺寸规格从DN10到600mm不等；在PN4.0MPa的压力等级下，尺寸规格为DN10至300mm；平焊环松套钢制管法兰仅适用于较低压力，即PN0.6至1.6MPa，其尺寸规格同样为DN10至600mm；管口翻边活套法仅限于PN0.6MPa及以下的使用条件。
焊环松套法兰如图：
焊环松套钢制管法兰图
螺纹法兰
螺纹法兰是一种连接方式，它将带螺纹的法兰与管道末端的螺纹对接，这种法兰分为高压和低压两种类型。
高压管线法兰连接结构型式图
法兰盖
法兰盖是配合法兰使用的零件，它同封头一样在管道末端起封堵作用。密封表面有平整型和凹凸型两种，它们的尺寸参数和耐压能力与相配法兰保持一致。
法兰垫片
管法兰破损最常见的状况是出现渗漏，这一现象的产生与密封装置的类型、连接部件的弹性、密封元件的功能、运作过程以及安装方式等多种条件存在关联。
垫片是法兰对接时起密封作用的重要部件，因此，恰当选择垫片是确保法兰连接不会出现渗漏的必要条件。
法兰垫片的类型依据管道输送物质的化学活性、环境温度、承载负荷以及法兰接头的密封构造来决定，选择范围相当广泛。垫片材料可分为三大类，即非金属材质、半金属材质以及纯金属材质。
橡胶石棉垫
橡胶石棉垫是法兰对接时使用频率最高的衬垫材料，能够适用于多种流体环境，包括蒸汽、煤气、大气、盐溶液、酸性物质以及碱性液体等。这种垫片的厚度标准尚未完全一致，一般采用3毫米的规格。对于公称直径小于100毫米的法兰，衬垫的厚度限制在2.5毫米以内。
垫片承受的力道：在对接平整的密封法兰时，其承受的压强不可以超过每平方厘米两千五百公斤。
炼油工业常用的橡胶石棉垫有两种：
橡胶垫
橡胶垫是用橡胶板制成的衬垫,这种衬垫具备一定的抗腐蚀能力,通常适用于温度不超过60摄氏度,压力不超过1.0兆帕的场合,用于输送低压水,酸类以及碱类等流体介质的管道法兰部位。
这种衬垫依靠橡胶的回弹特性，实现优异的防漏功能，所以经常被用在铸铁法兰阀门的安装过程中。
缠绕式垫片
缠绕式垫片又可称为缠绕垫，它是由金属钢带与非金属填料带相互缠绕组合而成的。
这种垫片制作方便，成本不高，原料利用率高，且密封效果良好，因此在石油化工工艺管道领域应用广泛。
此垫片可承受的公称压力不超过4.0MPa，其适用温度区间为，08号钢材件可在450℃环境下工作，而0Cr13钢带制成的此类垫片，可在540℃的温度中使用。该垫片的常规厚度为4.5毫米，当直径超过1000毫米时，其厚度需调整为6至7毫米。定位环的厚度大约为3毫米。
这种衬垫大多用于平整的法兰对接，其密闭部分没有加工的纹路。部分螺旋状的垫圈，还设有定位的圆环，目的是为了阻止衬垫偏离法兰的中央位置。
钢带种类包含08号钢、0Cr13钢以及1Cr18Ni9Ti钢等,非金属带种类包括特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。
齿形垫
这种垫片采用多种金属打造而成，材料包括一般碳钢、低合金钢以及耐酸不锈钢等，其厚度范围在3毫米到5毫米之间。
它借助同心圆的齿状密集纹路同法兰的密封平面相接，形成多重密封，所以密封效果显著，经常用于带有凹凸形状密封平面的法兰对接。
该参数的最大工作压力能够达到十六兆帕，它适合在温度较高的地方使用，例如，与零点零一克十三材质的齿状垫片配套时，其能够承受的最高温度是五百三十度。
金属垫圈
金属垫圈类型丰富多样，依据外形特征，可分为平面式垫圈，以及横截面呈椭圆状、八角状和透镜形态的垫圈。从制作原料角度分析，主要包括低碳钢材质、耐酸不锈钢材质、紫铜材质、铝材质和铅材质等。
金属垫圈的应用有明确要求，垫圈表面的坚硬程度要小于法兰密封面的坚硬程度。
选择垫片要考虑管道输送物质的温度、压力、腐蚀程度以及连接法兰的密封类型。技术要求高的垫片，比如透镜垫，适合用在高压法兰的连接上。
法兰用螺栓
连接法兰的螺栓有两种类型，分别是仅有一端带螺纹的单头螺栓和两端都带螺纹的双头螺栓，这两种螺栓的螺纹通常采用三角形公制粗牙规格。
单头螺栓
六角头螺栓也叫做单头螺栓。单头螺栓有两种类型，分别是半精制和精制，在中等及较低压力的工艺管道中，应用最为广泛的是半精制的单头螺栓。
生产单头螺栓通常采用Q235A、35号钢以及25Cr2MoVA这类材料。这类螺栓多应用于公称压力不超过2.5MPa的法兰对接场景。
螺栓的耐热程度取决于其构造材料，例如由35号钢材制成的螺栓，其能够承受的温度上限为350度；而采用25Cr2MoVA钢材打造的螺栓，其适用的温度范围可扩展至570度。
单头螺栓图图
等长双头螺栓图
双头螺栓
工艺管道安装时选用的双头紧固件，很大部分是等长的双头精密螺栓，这类螺栓用于温度和压力都较高的法兰对接连接。
材料包括35号钢，30CrMoA，35CrMoA，25Cr2MoVA，0Cr19Ni9、0Cr15Ni25Ti2MoAlVB以及37SiMn2MoVA等，标称压力介于1.6至32.0MPa之间，工作温度能够达到700摄氏度。
螺母
螺母通常称为六角螺母，它有两种制作工艺，分别是半精制和精制，此外，根据螺母的结构形态，还可以将其分为A型和B型两种类型。
半精制单头螺栓通常搭配A型螺母，而精制双头螺栓则常见B型螺母搭配。这两种螺母必须和对应的螺栓配合使用，同时，螺母的制造材料硬度要低于螺栓材料的硬度。
六角螺母图
