高強(qiáng)螺栓安裝要求及法蘭貼合面的工藝要求

1、第五章 高強(qiáng)度螺栓的安裝技術(shù)要求及法蘭貼合面的工藝要求一、 概論 高強(qiáng)度螺栓摩擦聯(lián)接廣泛應(yīng)用于機(jī)械、橋梁、建筑、高速立交鋼梁等鋼結(jié)構(gòu)。在起重運(yùn)輸機(jī)械中也大量使用高強(qiáng)度螺栓摩擦聯(lián)接，如門式起重機(jī)的轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)柱聯(lián)接、裝卸橋海陸側(cè)門框的聯(lián)接、集裝箱輪胎式起重機(jī)的支腿和鞍梁的聯(lián)接、裝船機(jī)旋轉(zhuǎn)架之間的聯(lián)接等。 本章就高強(qiáng)度螺栓摩擦聯(lián)接的技術(shù)條件、安裝要求、除銹及運(yùn)輸?shù)戎T方面制訂出一些“標(biāo)準(zhǔn)”，供公司工藝和施工使用。 二塊以上的板件用螺栓、螺母聯(lián)結(jié)，當(dāng)外力W沿垂直螺栓軸線方向作用，而板間結(jié)合強(qiáng)度受接觸面的摩擦力支配時(shí)，稱為“摩擦聯(lián)接”。 當(dāng)能預(yù)期到螺栓孔與螺栓光桿部分精密配合的機(jī)械零件時(shí)，即可采用剪切聯(lián)接設(shè)

2、計(jì)（鉸制聯(lián)接）。如鋼結(jié)構(gòu)所用構(gòu)件的聯(lián)接開(kāi)孔很多，而鉸孔精密加工很困難時(shí)，則一般不用鉸制聯(lián)接，而用本章介紹的高強(qiáng)度螺栓摩擦聯(lián)接。 高強(qiáng)度螺栓的聯(lián)接強(qiáng)度是由摩擦面的摩擦力提供的，所以為了產(chǎn)生必須的摩擦力，需要細(xì)心注意摩擦面的狀態(tài)和螺栓、螺母的緊固。而且在聯(lián)接中為了得到足夠的強(qiáng)度，需要采用淬火回火處理的中碳鋼或合金鋼制造的螺栓和具有與螺栓相應(yīng)強(qiáng)度的螺母，并為了使旋緊扭矩穩(wěn)定須用硬化的表面光滑的墊圈。 二、高強(qiáng)螺栓的材料及機(jī)械性能(a) 高強(qiáng)度螺栓，螺母，墊圈的機(jī)械性能種別材質(zhì)抗拉強(qiáng)度Mpa（N/mm）屈服強(qiáng)度Mpa（N/mm）延伸率收縮率硬度HRC螺栓45800-1000640124524-3140

3、B1100-1300990104234-4020MnTiB1100-1300990104234-40螺母35,45,15MnVBHB220-270墊圈4536-45（b）高強(qiáng)度螺栓的抗拉載荷材質(zhì)M12(M14)M16(M18)M20M22M24M27M30抗 拉 載 荷 單位：KN4572899812113316516320220825725831830037136745944956140B9311012715017320421125027031933339438845950559761772920MnTiB9311012715017320421125027031933339438845950

4、5597617729 三、 聯(lián)接副扭矩系數(shù)值及設(shè)計(jì)資料（a） 聯(lián)結(jié)副扭矩系數(shù)值K：聯(lián)接副的扭矩系數(shù)值公式如下：KM/(D*Fo) 式中，K ：扭矩系數(shù)（查螺栓測(cè)試報(bào)告） M ：施行擰扭矩 （kg.m） D ：螺栓外經(jīng)公稱直徑尺寸 (m) Fo：螺栓預(yù)拉力 （Kg） （b） 設(shè)計(jì)資料 螺栓有效截面積As螺栓規(guī)格Ascm螺栓規(guī)格Ascm螺栓規(guī)格Ascm螺栓規(guī)格AscmM161.75M202.45M243.53M305.61M181.92M223.03M274.59M368.17 屈服極限s 如用中國(guó)國(guó)標(biāo)GB12291230時(shí)，s如下： 8.8級(jí)螺栓s s64006600Kg/cm 10.9級(jí)螺栓s

5、 s94009900Kg/cm 預(yù)緊螺栓時(shí)所施加預(yù)緊力控制在（0.60.7s）范圍，設(shè)Fo為預(yù)緊力：Fo（0.60.7）sAs;預(yù)緊力矩：MoKFod（Kgm）;公式中Fo預(yù)緊力（kg）、d直徑（m）、K扭矩系數(shù)，一般K0.120.17，平均取K0.145;螺栓出廠時(shí)均有報(bào)告說(shuō)明。 摩擦面數(shù)n，通常是一個(gè)和二個(gè)，提倡使用二個(gè)摩擦面，二個(gè)摩擦面?zhèn)髁ζ巾?。NN1個(gè)摩擦面 n=1NN2個(gè)摩擦面 n=2 各種規(guī)格高強(qiáng)度螺栓，單個(gè)螺栓，一個(gè)摩擦面，其表面噴砂一度環(huán)氧富鋅底漆，連接的摩擦力列表如下：螺栓規(guī)格88級(jí) Fi(Kg)10.9級(jí) Fi(Kg)M1625203500M1830104550M20385

6、05600M2247257000M2454258400M27717510500M30875012600M361281018550 各規(guī)格螺栓預(yù)緊力Fo和預(yù)緊力矩Mo如下：規(guī)格8.8級(jí)Fo（Kg）Mo(K=0.145)(Kgm)10.9級(jí)Fo（Kg）Mo(K=0.145)(Kgm)M167200161000023M188600221300034M2011000321600046.4M2213500432000064M2415500712400084M27205008030000118M302500010836000156M363660019153000276說(shuō)明：a 上述的扭矩值，如果明確了螺栓

7、的扭矩系數(shù)K值，應(yīng)將實(shí)際K值代入公式計(jì)算或?qū)⒈韮?nèi)的MoK/0.145b 起摩擦傳遞作用的連接件（工作時(shí)螺栓不受剪切力）的場(chǎng)合，應(yīng)將表內(nèi)扭矩值用足。c 若傳力方向與螺栓拉力方向一致情況（工作時(shí)螺栓除預(yù)緊力外，還受附加力時(shí)）預(yù)緊要求不是很高情況下可將上述預(yù)緊力矩值0.8使用，但這些場(chǎng)合一般沒(méi)有用高強(qiáng)度螺栓，（如電機(jī)地腳螺栓、減速器地腳螺栓、支座螺栓）一些受拉壓力的法蘭螺栓，如圖所示：NN 如果（這種情況）受純拉力N，N很大時(shí)，則施加預(yù)緊力時(shí)，要非常慎重，要找有關(guān)資料進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算（根據(jù)聯(lián)接件的剛性系數(shù)和預(yù)緊系數(shù)計(jì)算。見(jiàn)機(jī)械工業(yè)出版社出版的第三卷：表21482151頁(yè)；表2127；表21.2-10;

8、表21.2-11;表21.2-12;表21.2-13計(jì)算）d如果選用進(jìn)口高強(qiáng)度螺栓，則預(yù)緊力和預(yù)緊力矩應(yīng)按相應(yīng)進(jìn)口螺栓規(guī)范值辦理，上述表內(nèi)數(shù)值供參考。 計(jì)算舉例：NN如A3結(jié)構(gòu)件，被聯(lián)接板20，寬度b=1000mm,表面噴砂一度環(huán)氧富鋅漆,雙摩擦面聯(lián)接，使用10.9級(jí)M24高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，求一端所需的螺栓數(shù)m。解：由上述表查得一個(gè)M24的10.9級(jí)螺栓，單個(gè)摩擦面時(shí)傳遞的摩擦力Fi，F(xiàn)i8400則：根據(jù)等強(qiáng)度聯(lián)接要求得：Fi*n*m=s*b=2300210046000084002m16800m （A3鋼屈服強(qiáng)度s2300kg/cm）所以m=460000/16800=27.38 完整取28個(gè)螺栓

9、。如果結(jié)構(gòu)上只能設(shè)二排，則每排為14個(gè)螺栓。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件重要程度、危險(xiǎn)性，所需螺栓數(shù)可增加1020。四、高強(qiáng)螺栓的安裝要求1、本“標(biāo)準(zhǔn)”適用于港口機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)中高強(qiáng)度大六角頭螺栓的施工與驗(yàn)收。2、引用標(biāo)準(zhǔn)： AISC（Ninth Edition） Allowable Stress DesignSpecification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)（第九版）用ASTM A325或A490螺栓的結(jié)構(gòu)接頭許用應(yīng)力設(shè)計(jì)規(guī)范 GB/T122891 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓 GB/T122991 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度

10、大六角螺母 GB/T123091 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈 GB/T123191 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件 JGJ 8291 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度螺栓連接的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)程3、 螺栓的儲(chǔ)運(yùn)保管及使用要求：3.1 高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副由一個(gè)大六角頭螺栓、一個(gè)螺母和兩個(gè)墊圈組成，使用組合應(yīng)按表1和表2的規(guī)定。高強(qiáng)度螺栓連接副應(yīng)在同批內(nèi)配套使用。3.2 高強(qiáng)度螺栓連接副，應(yīng)由制造廠按批配套供貨，并必須有出廠質(zhì)量保證書。對(duì)于M24的螺栓副，表面可經(jīng)達(dá)克羅處理。3.3 高強(qiáng)度螺栓連接副在運(yùn)輸、保管過(guò)程中，應(yīng)輕裝、輕卸，防止損傷螺紋。表1 高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副組合（GB/T12

11、3191）螺栓 1螺母墊圈10.9S10HHRC35458.8S8HHRC3545表2 高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副組合（AISC）螺栓型號(hào) 1螺母規(guī)范、等級(jí)和表面光潔度墊圈規(guī)范A490型ASTMF4361和2，光的 (無(wú)涂層的)A563 DH和DH3或A194 2H；光的3，光的A563 DH3ASTMF436A325型1和2，光的A563 C，C3，D，DH和D3或A194 2和2H；光的1和2，鍍鋅的A563 DH或A194 2H；鍍鋅的3，光的A563 C3和DH33.4 高強(qiáng)度螺栓連接副應(yīng)按包裝箱上注明的批號(hào)、規(guī)格分類保管，室內(nèi)存放，堆放不宜過(guò)高，包裝需有密封要求，防止生銹和沾染臟物。高

12、強(qiáng)度螺栓連接副在安裝使用前嚴(yán)禁任意開(kāi)箱。3.5 工地安裝時(shí)，應(yīng)按當(dāng)天高強(qiáng)度螺栓連接副需要使用的數(shù)量領(lǐng)取。當(dāng)天安裝剩余的螺栓副必須妥善保管，不得亂扔、亂放。在安裝過(guò)程中，不得碰傷螺紋及沾染臟物。4、 螺栓孔的檢查：4.1 螺栓孔徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，孔徑和孔距的允許偏差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)1 從抗拉強(qiáng)度來(lái)講，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的A325型與國(guó)標(biāo)的8.8S相當(dāng)，A490型與10.9S相當(dāng)。規(guī)定。4.2 孔要鉆成正圓柱體，孔壁與構(gòu)件表面垂直，孔邊毛刺必須徹底去掉。5、 結(jié)合面的準(zhǔn)備：5.1 所有結(jié)合面,包括螺栓頭和螺母旁邊的表面，無(wú)氧化皮(除緊密的軋制氧化皮之外)、無(wú)污物或其它雜質(zhì)。5.2 經(jīng)處理后的結(jié)合面應(yīng)采取保護(hù)措施，

13、防止被油污、油漆等污染。嚴(yán)禁在高強(qiáng)度螺栓連接處結(jié)合面上作任何標(biāo)記。5.3 高強(qiáng)度螺栓連接結(jié)合面（包括法蘭與法蘭、法蘭與墊片的結(jié)合面）禁止涂硅膠等密封膠，結(jié)合面的處理為：噴砂涂富鋅底漆，漆膜厚度不超過(guò)40m。5.4 待高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)檢驗(yàn)合格后，再按產(chǎn)品要求對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行油漆。6、高強(qiáng)度螺栓的安裝6.1 確認(rèn)設(shè)計(jì)圖或施工圖中所用高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力。6.2 工具的選用6.2.1 初擰 初擰選用氣動(dòng)扳手，保證初擰扭矩值在許可的范圍內(nèi)即可。6.2.2 終擰 終擰采用液壓扭矩扳手或人力扭矩扳手。26.3 校準(zhǔn)液壓扳手或人力扭矩扳手，確定施工扭矩。6.3.1 安裝新螺栓用的液壓扳手必須每天校準(zhǔn)，校準(zhǔn)條件與安裝條件

14、相同。如果扳手的壓力、導(dǎo)管長(zhǎng)度、導(dǎo)管直徑或扳手潤(rùn)滑條件不變，則扳手的校準(zhǔn)是有效的。但在任何情況下，校準(zhǔn)有效期最長(zhǎng)為一天。6.3.2 選擇三副尺寸和等級(jí)與安裝時(shí)相同的螺栓、螺母、墊圈作為試樣，核查螺母在全部螺紋上能否順利旋轉(zhuǎn)。6.3.3 先取一副試樣在SkidmoreWilhelm螺栓拉力校準(zhǔn)儀上進(jìn)行試驗(yàn)。把一只螺栓放入Skidmore上，將螺栓頭置于Skidmore后面，并把淬硬墊圈置于螺母下。如有必要，可把墊圈墊起使螺母外有二到三牙螺紋，墊圈應(yīng)靠近螺母放置。6.3.4 用將在施工中使用的液壓扭矩扳手緊固螺栓至緊密貼合狀態(tài)，由Skidmore表盤上對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度等級(jí)拉力讀數(shù)，根據(jù)這個(gè)拉力讀數(shù)來(lái)確定

15、螺栓的擰緊扭矩。36.3.5 在螺栓、螺母、墊圈及Skidmore裝置的面板上作好配對(duì)標(biāo)記。6.3.6 轉(zhuǎn)動(dòng)螺母緊固螺栓，一直到Skidmore表盤上的拉力讀數(shù)為設(shè)計(jì)預(yù)拉力為止，并記錄從第開(kāi)始的轉(zhuǎn)角- 自緊密貼合狀態(tài)開(kāi)始的螺母轉(zhuǎn)動(dòng)量。6.3.7 卸下螺栓副，并用其它兩副試樣重復(fù)上述試驗(yàn)。6.3.8 如果試驗(yàn)所測(cè)定的最大扭矩與最小扭矩的差值不超過(guò)此三次試驗(yàn)所得扭矩平均值的40，即： 式中： 三副試樣中的最大扭矩； 三副試樣中的最小扭矩； 三副試樣的平均扭矩。那么，當(dāng)天的施工扭矩須為第條中三副試樣所確定的扭矩的平均值增加5，即當(dāng)天的施工扭矩為：式中： 當(dāng)天的施工扭矩； 三副合格試樣的扭矩。如超過(guò)平

16、均值的40，則另外測(cè)試兩個(gè)試樣，然后去掉五個(gè)試樣中最高及最低的兩個(gè)扭矩值，重新計(jì)算扭矩平均值及最大扭矩與最小扭矩的差值 4，然后確定施工扭矩。6.3.9 對(duì)試樣編號(hào)放置，待節(jié)點(diǎn)的螺栓聯(lián)接檢驗(yàn)合格后，扔掉所有試樣，不得再用。6.3.10 如不采用液壓扳手終擰，而采用人力扭矩扳手終擰。則人力扭矩扳手在使用前須在扭矩標(biāo)定儀上標(biāo)定后再使用。標(biāo)定有效期最長(zhǎng)為一天。6.4 裝配6.4.1 先用引銷通過(guò)螺栓孔調(diào)整結(jié)構(gòu)件中心位置。注意在打入引銷時(shí)，不允許出現(xiàn)螺栓孔變形。6.4.2 結(jié)構(gòu)件中心位置調(diào)整完畢，安裝高強(qiáng)螺栓。注意：墊圈安裝時(shí)有倒角的一側(cè)應(yīng)朝向螺栓和螺母帶圓臺(tái)面的一側(cè)。6.4.3 遇有螺栓不能自由穿入

17、栓孔時(shí)，要用鉸刀進(jìn)行修孔后，再穿入高強(qiáng)度螺栓，為防止螺紋損壞，不得硬行打入高強(qiáng)度螺栓。6.4.4 修孔時(shí)，要將周圍螺栓適當(dāng)擰緊，等板層密貼后再行修孔，以防鐵屑進(jìn)入板縫，修孔后要用砂輪機(jī)清除孔邊毛刺，并清掃砂輪屑。6.4.5 螺栓穿入方向以施工方便為準(zhǔn)，但也應(yīng)注意整齊美觀，穿入方向應(yīng)盡可能一致。箱型斷面要盡可能從里向外穿螺栓。6.4.6 穿入高強(qiáng)度螺栓，用手扳充分緊固后，再卸下引銷同時(shí)穿入相應(yīng)的高強(qiáng)度螺栓并緊固。6.4.7 下雨時(shí)。A.中止緊固作業(yè)，但螺栓插入后，則必須用扳手進(jìn)行初擰。如摩擦面被雨打濕，則應(yīng)盡可能在干后進(jìn)行緊固。B.或者采用工藝螺栓代替產(chǎn)品螺栓。工藝螺栓的數(shù)量為全部螺栓孔的1/3

18、1/2,但在試車前必須用產(chǎn)品螺栓換上。6.5 擰緊6.5.1 確認(rèn)施工狀態(tài)與試驗(yàn)狀態(tài)是否相似。6.5.2 擰緊時(shí)的施工扭矩為按第條所得出的扭矩值。6.5.3 高強(qiáng)度螺栓的擰緊步驟分為初擰和終擰。26.5.4 初擰后檢查節(jié)點(diǎn)，確認(rèn)其已達(dá)到緊密貼合狀態(tài)（間隙6301000100016001600250025004000(平面度)0.120.150.200.253.5 配鉆孔前必須將法蘭貼合面上的渣滓、毛刺等雜物清除干凈，然后兩兩組對(duì)配鉆螺栓孔（門框法蘭按通用工藝規(guī)定GTD03進(jìn)行，其余法蘭劃線配鉆），同時(shí)作好配對(duì)標(biāo)記。3.6 鉆孔后，對(duì)法蘭貼合面進(jìn)行沖砂處理并噴涂底漆，然后按鉆孔時(shí)作好的標(biāo)記兩兩配對(duì)，并用工藝螺栓（GB578286，8.8級(jí)）聯(lián)接好（貼合面上的雜物必須清除干凈，所有螺栓孔均用螺栓聯(lián)接 ），先用普通短扳手以全力將螺栓擰緊使法蘭板緊密貼合，再加上接長(zhǎng)桿使螺母再轉(zhuǎn)動(dòng)1/22/3圈（螺栓不得轉(zhuǎn)動(dòng)），使所有螺栓補(bǔ)充拉緊。 圖 一4. 裝配及焊接4.1 橫梁及立柱等與法蘭的連接焊縫接頭的切割應(yīng)盡可能使用自動(dòng)切割，并打磨光滑，保證切割邊的直線度誤差不超過(guò)2mm。4.2 應(yīng)嚴(yán)格按圖二的要求制備接頭的坡口角度和鈍邊，并在安裝時(shí)保證根部間隙。4.3 焊接時(shí)應(yīng)注意對(duì)稱施焊，以防法蘭面發(fā)生焊接后的扭曲變形。4.4 焊接時(shí)必須嚴(yán)格按通用工藝規(guī)定GTD19中對(duì)FCM板的要