T-CMEPCA 032-2024 高耐久性緊固件設(shè)計(jì)要求

ICS21.060.01CMEPCADesignrequirementforhighdurabilityfastenersIT/CMEPCA032—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4符號(hào) 5設(shè)計(jì)依據(jù) 6設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 7設(shè)計(jì)內(nèi)容 8設(shè)計(jì)驗(yàn)證 附錄A（規(guī)范性）基于VDI2230-1驗(yàn)證方法 18參考文獻(xiàn) T/CMEPCA032—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中船海為高科技有限公司提出。本文件由中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品流通協(xié)會(huì)歸口。本文件第一起草單位：中船海為高科技有限公司。本文件第一起草單位：中船海為高科技有限公司。本文件起草單位：寧波領(lǐng)奇五金實(shí)業(yè)有限公司、中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一三研究所、北京理工大學(xué)、中國(guó)船舶工業(yè)物資西南有限責(zé)任公司、企托托標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)（北京）有限公司。本文件主要起草人：楊中桂、趙智壘、溫家浩、白潔、葛書強(qiáng)、羅良澤、李夢(mèng)晗、陳飛宇、丁曉宇、廖日東、殷洪勇、劉鄭濤、張大鋒、李振乾、武繼旺、王文娟。本文件為首次發(fā)布。1T/CMEPCA032—2024高耐久性緊固件設(shè)計(jì)要求本文件規(guī)定了高耐久性緊固件的設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)驗(yàn)證。本文件適用于清潔能源、船舶工業(yè)、航空航天等大型裝備領(lǐng)域關(guān)鍵連接部位的高耐久性緊固件（以下簡(jiǎn)稱：緊固件）的設(shè)計(jì)，其他領(lǐng)域用緊固件的設(shè)計(jì)可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T90.1緊固件驗(yàn)收檢查GB/T90.2緊固件標(biāo)志與包裝GB/T90.3緊固件質(zhì)量保證體系GB/T192普通螺紋基本牙型GB/T193普通螺紋直徑與螺距系列GB/T196普通螺紋基本尺寸GB/T197普通螺紋公差GB/T226鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)法GB/T1979結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖GB/T3098（所有部分）緊固件機(jī)械性能GB/T3099.1緊固件術(shù)語螺紋緊固件、銷及墊圈GB/T3099.3緊固件術(shù)語表面處理GB/T3099.4緊固件術(shù)語控制、檢查、交付、接收和質(zhì)量GB/T3103.1緊固件公差螺栓、螺釘、螺柱和螺母GB/T3505產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu)輪廓法術(shù)語、定義及表面結(jié)構(gòu)參數(shù)GB/T4336碳素鋼和中低合金鋼多元素含量的測(cè)定火花放電原子發(fā)射光譜法（常規(guī)法）GB/T5267.2緊固件非電解鋅片涂層GB/T5796（所有部分）梯形螺紋GB/T10125人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)GB/T10431緊固件橫向振動(dòng)試驗(yàn)方法GB/T10561鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法GB/T13682螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗(yàn)方法GB/T14791螺紋術(shù)語GB/T20066鋼和鐵化學(xué)成分測(cè)定用試樣的取樣和制樣方法GB/T20123鋼鐵總碳硫含量的測(cè)定高頻感應(yīng)爐燃燒后紅外吸收法（常規(guī)方法）GB/T20125低合金鋼多元素的測(cè)定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法GB/T43232緊固件軸向應(yīng)力超聲測(cè)量方法GJB3.1A-2015MJ螺紋第1部分：通用要求TB/T3246.4—2010機(jī)車車輛及其零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則螺栓連接第4部分：螺栓連接的安全NB/T10214風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用錨桿組件T/CI150—2023高強(qiáng)度栓接結(jié)構(gòu)圓弧螺紋連接副VDI2230—1高強(qiáng)度螺栓連接系統(tǒng)計(jì)算單個(gè)圓柱螺栓連接（Systematischeberechnunghochbeanspruchterschraubenverbindungenzylindrischeeinschraubenverbindungen）2T/CMEPCA032—20243術(shù)語和定義GB/T3099.1、GB/T3099.3、GB/T3099.4及GB/T14791界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1高耐久性緊固件highdurabilityfasteners在復(fù)雜載荷、強(qiáng)腐蝕等惡劣環(huán)境下，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持優(yōu)異緊固性能的緊固連接件。注：高耐久性緊固件尤其適用于清潔能源、船舶3.2圓弧螺紋knucklethread；arcscrewthread；roundthread；Rd牙型角為30°或60°等、螺紋頂部或螺紋底是圓弧狀的螺紋結(jié)構(gòu)。[來源：T/CI150—2023，3.2]4符號(hào)下列符號(hào)適用于本文件。AD：密封面積，單位為平方毫米（mm2）Ad3：螺紋小徑橫截面積，單位為平方毫米（mm2）AN：螺栓公稱橫截面積，單位為平方毫米（mm2）AP：螺栓頭部或螺母支承面積，單位為平方毫米（mm2）AS：螺栓螺紋應(yīng)力截面積，單位為平方毫米（mm2）A0：螺栓最小橫截面積，單位為平方毫米（mm2）A1：該段螺栓橫截面積，單位為平方毫米（mm2）Aτ：橫向加載期間的剪切面積，單位為平方毫米（mm2）a：外力作用點(diǎn)到對(duì)稱變形體軸線的距離，單位為毫米（mm）aK：預(yù)加載區(qū)域邊緣與連接橫向邊緣之間的距離，單位為毫米（mm）ααP：被夾緊件的熱膨脹系數(shù)，單位為開爾文（K-1）αS：螺栓的熱膨脹系數(shù)，單位為開爾文（K-1）bT：螺栓連接時(shí)與承受的彎矩方向垂直的分界面區(qū)域?qū)挾?，單位為毫米（mm）ββS：螺栓彈性彎曲回彈量，單位為毫米每牛（mm/N）cT：螺栓連接時(shí)與承受的彎矩方向平行的分界面區(qū)域長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）DA：分界面基體替代外徑，單位為毫米（mm）D’A：連接結(jié)構(gòu)基體替代外徑，單位為毫米（mm）DA,Gr：變形錐體最大直徑，單位為毫米（mm）Da：螺母的倒角直徑，單位為毫米（mm）Dm：工件材料直徑，單位為毫米（mm）d：螺栓公稱直徑，單位為毫米（mm）da：頭部支承區(qū)域平面的內(nèi)徑，單位為毫米（mm）dh：螺栓孔直徑，單位為毫米（mm）dha：夾緊部件倒角直徑，單位為毫米（mm）dS：螺栓應(yīng)力截面積的直徑，單位為毫米（mm）dW：螺栓頭支撐面外徑，單位為毫米（mm）d0：螺栓最小橫截面直徑，單位為毫米（mm）d2：螺紋中徑，單位為毫米（mm）d3：緊固件的直徑或截面特征尺寸，單位為毫米（mm）d4：與緊固件幾何相似的標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣的直徑或截面特征尺寸，單位為毫米（mm）d5：滾壓前毛坯直徑，單位為毫米（mm）δ：工件材料延伸率3T/CMEPCA032—2024δM：螺紋牙體彈性回彈量，單位為毫米每牛（mm/N）δP：被連接件柔度，單位為毫米每牛（mm/N）δS：螺栓柔度，單位為毫米每牛（mm/N）E：材料的彈性模量，單位為帕（Pa）ε：比例因素引起的尺寸系數(shù)m：工藝因素引起的尺寸系數(shù)FKA：松開極限時(shí)的最小夾緊載荷，單位為牛頓（N）FKP：確保密封功能的最小夾緊載荷，單位為牛頓（N）FKQ：通過摩擦夾緊傳遞橫向載荷和/或扭矩的最小夾緊載荷，單位為牛頓（N）EM：螺栓材料楊氏模量，單位為牛每平方毫米（N/mm2）EEp：被夾緊件楊氏模量，單位為牛每平方毫米（N/mm2）EPT：非室溫下工作狀態(tài)被夾緊件的楊氏模量，單位為牛每平方毫米（N/mm2）EPRT：室溫下安裝狀態(tài)被夾緊件的楊氏模量，單位為牛每平方毫米（N/mm2）ES：螺栓材料楊氏模量，單位為牛每平方毫米（N/mm2）ESRT：室溫下安裝狀態(tài)螺栓的楊氏模量，單位為開爾文（K-1）EST：非室溫下工作狀態(tài)螺栓的楊氏模量，單位為牛每平方毫米（N/mm2）F：滾壓力，單位為牛頓（N）FKQerf：傳遞橫向載荷需要的夾緊載荷，單位為牛頓（N）FKRmin：最小殘余夾緊載荷，單位為牛頓（N）FM：推薦螺栓裝配預(yù)加載荷，單位為牛頓（N）FMmin：所需最小預(yù)加裝配載荷，單位為牛頓（N）FMmax：螺栓應(yīng)設(shè)計(jì)的最大裝配預(yù)加載荷，單位為牛頓（N）FMzul：螺栓許用裝配預(yù)加載荷，單位為牛頓（N）FQ：螺栓連接承受的剪力，單位為牛頓（N）FSAu：最小軸向附加螺栓載荷，單位為牛頓（N）FSAo：最大軸向附加螺栓載荷，單位為牛頓（N）FSm：平均螺栓載荷，單位為牛頓（N）f：外摩擦系數(shù)fF：滾壓力修正系數(shù)fz：嵌入導(dǎo)致的塑性變形，單位為毫米（mm）f1：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為毫米每轉(zhuǎn)（mm/rev）ΦΦφ：替代變形錐角度，單位為度(°)G/G’：螺栓連接分界面區(qū)域尺寸的限制值，單位為毫米（mm）HB：工件的材料硬度，單位為牛每平方毫米（N/mm2）hmin：被夾緊件中最薄的板的厚度，單位為毫米（mm）η：打滑系數(shù)I：轉(zhuǎn)矩，單位為牛米（N.m）I1：每分鐘切削長(zhǎng)度，單位為毫米每分鐘（mm/min）IBT：分界面區(qū)域轉(zhuǎn)矩，單位為牛米（N.m）IBers：變形體替代轉(zhuǎn)矩，單位為牛米（N.m）?Bers：IBers減去螺栓孔轉(zhuǎn)矩，單位為牛米（N.m）I3：螺栓螺紋小徑橫截面轉(zhuǎn)矩，單位為牛米（N.m）L：工件螺紋長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）lA：基體與連接體中載荷引入點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）lers：螺栓替代彎曲長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）lH：變形筒長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）lK：夾緊長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）4T/CMEPCA032—2024lV：變形錐長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）K：滾絲輪頭數(shù)Ks：DC縮減系數(shù)MB：作用于螺栓連接點(diǎn)的工作力矩（彎矩），單位為牛米（N.m）MG：作用于螺紋的擰緊扭矩，單位為牛米（N.m）MY：繞螺栓軸線的扭矩，單位為牛米（N.m）meff：螺紋旋合長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）N：主軸速度，單位為每分鐘（min-1）n：載荷引入系數(shù)P：螺距，單位為毫米（mm）PB：工作狀態(tài)被夾緊件最大表面壓力，單位為牛頓（MPa）pG：被夾緊件限制表面壓力，單位為牛頓（MPa）pi：密封的內(nèi)部壓力，單位為兆帕（MPa）qF：涉及螺栓可能滑動(dòng)/剪切的內(nèi)部分界面?zhèn)鬟f力（FQ）的數(shù)量qM：涉及可能滑動(dòng)的內(nèi)部分界面?zhèn)鬟f扭矩（MY）的數(shù)量Rp0.2：螺栓0.2%規(guī)定應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）：MY作用時(shí)，夾緊部件的摩擦半徑，單位為毫米（mm）S：滾壓進(jìn)給量，單位為毫米每轉(zhuǎn)（mm/r）ssym：螺栓軸線與虛擬橫向?qū)ΨQ變形體軸線的距離，單位為毫米（mm）σASG：熱處理后滾絲前螺栓疲勞極限應(yīng)力幅，單位為兆帕（MPa）σASV：熱處理前滾絲前螺栓疲勞極限應(yīng)力幅，單位為兆帕（MPa）σAZSV：熱處理前滾絲前螺栓疲勞極限應(yīng)力幅，單位為兆帕（MPa）σAZSG：熱處理后滾絲前螺栓疲勞極限應(yīng)力幅，單位為兆帕（MPa）σa：作用于螺栓的連續(xù)交變應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）σab：偏心夾緊和加載時(shí)作用于螺栓的連續(xù)交變應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）σb：標(biāo)準(zhǔn)試樣材料的抗拉強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）σb'：大尺寸零件材料的抗拉強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）σm：平均應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）σP：滾壓力，單位為兆帕（MPa）σSAbo：偏心載荷螺栓螺紋彎曲拉力纖維應(yīng)力最大值，單位為兆帕（MPa）σSAbu：偏心載荷螺栓螺紋彎曲拉力纖維應(yīng)力最小值，單位為兆帕（MPa）σT：材料的流動(dòng)極限，單位為兆帕（MPa）ΔTS：螺栓在工作狀態(tài)相對(duì)于安裝狀態(tài)下溫度增量，單位為攝氏度(℃)ΔTP：被夾緊件在工作狀態(tài)相對(duì)于安裝狀態(tài)下溫度增量，單位為攝氏度(℃)B：材料剪切強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）Qmax：螺栓橫向加載期間的最大剪切應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）u：最容易開口的點(diǎn)到變形體中心的距離，單位為毫米（mm）v：擰緊時(shí)屈服點(diǎn)應(yīng)力利用系數(shù)，通常取0.9vc：切削速度，單位為米每分鐘（m/min）vt：滾絲輪與工件接觸區(qū)的線速度，單位為毫米每分鐘（mm/min）WP：螺栓橫截面極阻力矩，單位為牛米（N.m）w：連接系數(shù)ω1：滾絲輪的圓周速度，單位為弧度每秒(rad/s)y：直徑比Z：工件材料系數(shù)5設(shè)計(jì)依據(jù)5.1產(chǎn)品用途5T/CMEPCA032—2024高耐久性緊固件用于機(jī)械結(jié)構(gòu)中將兩個(gè)或多個(gè)被連接件緊固在一起，使用范圍包括但不限于以下場(chǎng)a)清潔能源：用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒與預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)的連接、風(fēng)電葉片與風(fēng)機(jī)輪轂連接及水電解制氫裝置的組裝等。用于清潔能源的緊固件應(yīng)優(yōu)先考慮疲勞性能指標(biāo)。性能宜滿足第5章中的要求；b)船舶工業(yè)：用于船舶的外殼結(jié)構(gòu)連接、甲板設(shè)備固定、發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的組裝、特種裝置的固定等。用于船舶工業(yè)的緊固件應(yīng)優(yōu)先考慮防腐性能指標(biāo)，防腐性能至少應(yīng)達(dá)到4級(jí)。其他性能宜滿足第5章中的要求；c)航空航天：用于連接飛機(jī)的機(jī)翼、尾翼、機(jī)身等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件；連接航天器的各個(gè)模塊、天線、太陽能電池板等部件；連接火箭的各級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料箱、助推器等關(guān)鍵部件。用于航空航天的緊固件應(yīng)優(yōu)先考慮防松性能和疲勞性能指標(biāo)。性能宜滿足第5章中的要求。5.2功能要求5.2.1高耐久性緊固件應(yīng)滿足連接功能，在服役過程中被夾緊件不分開。5.2.2高耐久性緊固件應(yīng)具備足夠的服役壽命、強(qiáng)度、疲勞性能、防松性能及防腐性能等，確保緊固連接結(jié)構(gòu)的安全可靠服役。5.3機(jī)械性能5.3.1高耐久性緊固件強(qiáng)度等級(jí)包括8.8級(jí)、10.9級(jí)、12.9級(jí)、14.9級(jí)等，應(yīng)按GB/T3098.1及實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。5.3.2通常情況下，緊固件屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度大于被連接件的屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度，緊固件剛度小于被連接件的剛度。5.3.3螺栓連接強(qiáng)度為最薄弱零件的強(qiáng)度，除特殊情況外，該零件為螺栓。5.3.4螺栓及螺母應(yīng)采用相匹配的性能等級(jí)，或由同樣的材料制成。較高性能等級(jí)的螺母和墊圈可替代低性能等級(jí)的螺母和墊圈。5.3.5對(duì)于12.9級(jí)及以上高強(qiáng)度等級(jí)緊固件，由于其延展性較小且容易發(fā)生氫脆斷裂，宜謹(jǐn)慎使用。5.4防腐高耐久性緊固件防腐性能應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求。依據(jù)實(shí)際工況需求，防腐性能可分為五級(jí)：——1級(jí)：耐中性鹽霧試驗(yàn)大于2000h，無紅銹出現(xiàn)；——2級(jí)：耐中性鹽霧試驗(yàn)2000h，無紅銹出現(xiàn)；——3級(jí)：耐中性鹽霧試驗(yàn)1400h，無紅銹出現(xiàn)；——4級(jí)：耐中性鹽霧試驗(yàn)1000h，無紅銹出現(xiàn)；——5級(jí)：耐中性鹽霧試驗(yàn)720h，無紅銹出現(xiàn)。5.5防松高耐久性緊固件緊固連接結(jié)構(gòu)的連接副在特定振動(dòng)次數(shù)后，殘余軸力與初始軸力之比、或臨界橫向力應(yīng)不低于需方要求，其最低防松性能要求為振動(dòng)1500次后殘余軸力與初始軸力之比應(yīng)不低于60%。5.6疲勞高耐久性緊固件疲勞性能應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求，依據(jù)實(shí)際需求可分為五級(jí)：——1級(jí)：在(σm±80）MPa的循環(huán)應(yīng)力范圍下，經(jīng)受200萬次循環(huán)載荷后螺栓與螺母不發(fā)生破壞；——2級(jí)：在(σm±60）MPa的循環(huán)應(yīng)力范圍下，經(jīng)受200萬次循環(huán)載荷后螺栓與螺母不發(fā)生破壞；——3級(jí)：在(σm±40）MPa的循環(huán)應(yīng)力范圍下，經(jīng)受200萬次循環(huán)載荷后螺栓與螺母不發(fā)生破壞；——4級(jí)：在(σm±30）MPa的循環(huán)應(yīng)力范圍下，經(jīng)受200萬次循環(huán)載荷后螺栓與螺母不發(fā)生破壞；——5級(jí)：在(σm±20）MPa的循環(huán)應(yīng)力范圍下，經(jīng)受200萬次循環(huán)載荷后螺栓與螺母不發(fā)生破壞。5.7安全系數(shù)6T/CMEPCA032—2024高耐久性緊固件緊固連接結(jié)構(gòu)中，螺栓預(yù)緊力安全系數(shù)不小于1.0，抗屈服安全系數(shù)不小于1.0，抗疲勞安全系數(shù)不小于1.2，防止被夾緊件表面發(fā)生蠕變的安全系數(shù)不小于1.0，不發(fā)生橫向移動(dòng)的安全系數(shù)不小于1.8，不發(fā)生橫向剪切失效的安全系數(shù)不小于1.1。5.8外形尺寸要求5.8.1高耐久性緊固件頭部尺寸選型應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求。5.8.2高耐久性緊固件長(zhǎng)度應(yīng)滿足被連接件與螺紋孔尺寸要求。5.8.3高耐久性緊固件尺寸公差應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T3103.1要求。5.8.4高耐久性緊固件螺紋旋合長(zhǎng)度應(yīng)保證旋合螺紋不發(fā)生破壞。5.9材料要求5.9.1應(yīng)滿足GB/T3098的要求。5.9.2高耐久性緊固件中螺栓材料的柔度（剛度的倒數(shù)，δS）應(yīng)比被夾緊件材料的柔度盡可能大，被連接件在中心夾緊和中心受載時(shí)的柔度(δP）應(yīng)比緊固件螺栓材料的柔度盡可能小。應(yīng)盡可能采用較小的作用力比值(ФK），從而降低緊固件中的偏轉(zhuǎn)力及由于變形產(chǎn)生的預(yù)緊力下降。5.10布局與結(jié)構(gòu)要求高耐久性緊固件緊固連接結(jié)構(gòu)優(yōu)先選用同心夾緊和同心加載，載荷引入系數(shù)（n）盡可能小。5.11壽命要求高耐久性緊固件設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期應(yīng)至少為20a，高耐久性緊固件在貯存和運(yùn)輸過程中應(yīng)采取防護(hù)措施，防止出現(xiàn)螺紋失效等問題。在規(guī)定的設(shè)計(jì)年限內(nèi)，高耐久性緊固件應(yīng)具有足夠的可靠性。在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，高耐久性緊固件應(yīng)滿足以下要求：a)在正常施工和使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種載荷和作用；b)在正常使用時(shí)，具有良好的工作性能；c)在正常維護(hù)下，具有足夠的耐久性能；d)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)能保持整體穩(wěn)定性。5.12驗(yàn)收檢查、包裝及質(zhì)量保證體系緊固件驗(yàn)收檢查宜滿足GB/T90.1的要求，緊固件包裝應(yīng)滿足GB/T90.2的要求，緊固件質(zhì)量保證體系應(yīng)滿足GB/T90.3的要求。6設(shè)計(jì)準(zhǔn)則6.1設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和繼承性原則高耐久性緊固件應(yīng)符合便于拆卸與安裝原則。6.2通用化、系列化、組合化原則在滿足性能要求的前提下，高耐久性緊固件產(chǎn)品配件（如墊圈等）宜優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)件。6.3質(zhì)量特性設(shè)計(jì)原則特殊需求的高耐久性緊固件應(yīng)符合特殊力學(xué)性能、特殊防腐性能與特殊防松性能等要求。6.4方案優(yōu)選、參數(shù)優(yōu)化原則6.4.1應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化高耐久性緊固件緊固連接結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮緊固件性能，實(shí)現(xiàn)輕量化要求并減少緊固件性能浪費(fèi)。6.4.2連接件及被連接件的結(jié)合面形狀應(yīng)簡(jiǎn)單，并具有盡可能大的接觸面尺寸，以便獲得高精度和緊密配合。連接面的幾何形狀通常設(shè)計(jì)為軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圓形、環(huán)形、矩形、三角形等。6.5經(jīng)濟(jì)性原則7T/CMEPCA032—2024在滿足性能要求的前提下，高耐久性緊固件產(chǎn)品宜優(yōu)先選用較低成本的材料與設(shè)計(jì)。6.6安全性原則6.6.1高耐久性緊固件緊固連接結(jié)構(gòu)失效可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)分為三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。a)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高：緊固連接發(fā)生故障失效時(shí)，可能導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)破壞危險(xiǎn)或危及人身安全。b)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中：緊固連接發(fā)生故障失效時(shí)，可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生功能性故障。c)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)低：緊固連接發(fā)生故障失效時(shí)，可能導(dǎo)致裝飾不美觀等情況，除風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高及中的其他情況。6.6.2任何一個(gè)緊固件連接都應(yīng)歸入上述三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中的一級(jí)，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中的情況，應(yīng)按照VDI2230—1的要求進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，宜再進(jìn)行超聲監(jiān)測(cè)/檢測(cè)。針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)低的情況，宜采用強(qiáng)度理論方法或超聲監(jiān)測(cè)/檢測(cè)等方法進(jìn)行驗(yàn)證。7設(shè)計(jì)內(nèi)容7.1連接類型選擇7.1.1根據(jù)工作原理，連接可分為形鎖合連接、摩擦鎖合連接和材料鎖合連接。根據(jù)連接的可拆性分為可拆連接和不可拆連接。一般，以使用要求、經(jīng)濟(jì)要求及被連接件的尺寸等為依據(jù)選擇連接類型。具體地，還應(yīng)考慮連接的加工條件和被連接件材料、形狀及尺寸等因素。7.1.2常用的連接類型包括但不限于以下幾種：——螺栓連接：用于連接兩個(gè)較薄的零件，兩個(gè)零件能夠開通孔；——雙頭螺柱連接：用于被連接件之一較厚、且材料強(qiáng)度較差，又需經(jīng)常拆卸，不宜用螺栓連接的場(chǎng)合；——螺釘連接：用于兩個(gè)被連接件中一個(gè)較厚，另一個(gè)較薄，且不能經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合；——緊固件-組合件連接：常用于密集采用緊固件連接的場(chǎng)合。7.2材料7.2.1高耐久性緊固件材料選擇要考慮材料使用壽命、成本、強(qiáng)度等級(jí)匹配性及材料加工性能。宜按以下選擇材料：a)保證強(qiáng)度、塑性和韌性的最佳配合；b)控制材料純度，選擇純度高的材料，降低氣孔、夾雜等缺陷和第二相質(zhì)點(diǎn)存在的概率；c)根據(jù)使用環(huán)境選擇晶粒度不同的材料，室溫環(huán)境下選用細(xì)晶粒材料，高溫環(huán)境下選用粗晶粒材料；d)對(duì)材料晶粒取向進(jìn)行優(yōu)化，使得緊固件應(yīng)力方向盡可能地與流變方向相同或相近。7.2.2材料柔度滿足5.9.2要求，按以下計(jì)算柔度。當(dāng)分界面基體替代外徑（DA）大于限制外徑（DA,Gr）時(shí)：當(dāng)dw（螺栓頭支撐面外徑）<DA<DA,Gr時(shí)：當(dāng)DA<dw時(shí)：當(dāng)螺栓軸線與虛擬橫向?qū)ΨQ變形體軸線的距離（ssym）不等于0時(shí)，被夾緊件柔度為δP*：8T/CMEPCA032—2024當(dāng)ssym≠0且外力作用點(diǎn)到對(duì)稱變形體軸線的距離（a）大于0時(shí)，被夾緊件柔度為δP**：7.3結(jié)構(gòu)7.3.1螺紋結(jié)構(gòu)7.3.1.1螺紋粗牙細(xì)牙當(dāng)緊固連接結(jié)構(gòu)需承受較大拉力或在振動(dòng)場(chǎng)合使用，宜選細(xì)牙螺紋。其他情況下一般連接采用粗牙。尤其與鎖緊螺母配合時(shí)，宜選粗牙螺紋。7.3.1.2螺紋長(zhǎng)度7.3.1.2.1當(dāng)緊固件受剪切應(yīng)力時(shí)，連接結(jié)構(gòu)的結(jié)合部位無螺紋，避免螺紋部位發(fā)生早期斷裂失效。螺紋孔中的螺紋結(jié)合應(yīng)具有足夠的長(zhǎng)度，使內(nèi)螺紋和外螺紋中的剪切強(qiáng)度大于緊固件中的拉伸預(yù)載荷。7.3.1.2.2所需螺紋旋合具體長(zhǎng)度可按表1及圖1進(jìn)行設(shè)計(jì)。表1不同類型材料剪切強(qiáng)度比的參考值/R/HB————圖1臨界內(nèi)螺紋情況所需具體有效旋合長(zhǎng)度的指導(dǎo)值9T/CMEPCA032—20247.3.1.3螺紋精度7.3.1.3.1螺紋公差帶宜優(yōu)先按表2和表3選用。選用順序?yàn)?，?yōu)先選用表2和表3中的粗字體公差帶，次選用一般字體公差帶，最后是括號(hào)內(nèi)公差帶。粗字體公差帶，適用于大批量制造的螺紋緊固件。7.3.1.3.2為了保證螺紋副旋合性，且螺紋有足夠的連接強(qiáng)度，螺紋配合精度一般常設(shè)計(jì)為H/g、H/h、G/h三種。其中，H/g和G/h兩種配合具有一定的旋合間隙，適合于大批量生產(chǎn)制造的螺紋緊固件。7.3.1.3.3在擰緊速度高的情況下或溫度在450℃下工況使用的螺紋副，選用H/g配合。溫度在450℃以上工況使用的螺紋副，選用H/e配合。表2內(nèi)螺紋推薦公差帶SNLSNL-----表3外螺紋推薦公差帶SNLSNLSNLSNL------------------7.3.1.3.4依據(jù)GB/T197，根據(jù)緊固件使用場(chǎng)合，將螺紋公差精度等級(jí)分為以下三級(jí)：——精密級(jí)：用于精密螺紋；——中等級(jí)：用于一般用途的螺紋，制造較為經(jīng)濟(jì)；——粗糙級(jí)：用于精度要求不高，制造螺紋較為困難的場(chǎng)合，如深盲孔內(nèi)螺紋。7.3.1.3.5依據(jù)GB/T197，按螺紋直徑和螺距，將旋合長(zhǎng)度分為三組：短組（S）、中等組（N）和長(zhǎng)組（L），以滿足緊固件不同使用的場(chǎng)合要求。7.3.1.4螺紋選型7.3.1.4.1根據(jù)客戶需要、緊固件應(yīng)用場(chǎng)景等，高耐久性緊固件螺紋型式可為普通螺紋、圓弧螺紋、梯形螺紋及MJ螺紋等等。7.3.1.4.2普通螺紋緊固件應(yīng)滿足GB/T192、GB/T193、GB/T196及GB/T197要求，圓弧螺紋緊固件應(yīng)滿足NB/T10214及T/CI150—2023要求，梯形螺紋緊固件應(yīng)滿足GB/T5796要求，MJ螺紋緊固件應(yīng)滿足GJB3.1A—2015要求。7.3.1.4.3對(duì)于疲勞壽命要求高的緊固件，宜優(yōu)先選用圓弧螺紋、非等距螺紋或MJ螺紋。7.3.2頭部結(jié)構(gòu)7.3.2.1當(dāng)高耐久性緊固件承受較大扭矩，螺栓頭型選用六角頭型。當(dāng)承受較大扭矩且防松性能要求較高的螺栓頭型選用六角法蘭面頭型或六角花形法-蘭面頭型。7.3.2.2當(dāng)高耐久性緊固件裝配時(shí)需要沉入連接件內(nèi)或裝配空間小的結(jié)構(gòu)的螺栓選用內(nèi)六角圓柱頭形或內(nèi)六花頭型。7.3.2.3高耐久性緊固件高抗拉載荷螺栓選用十二角法蘭面頭型。7.3.2.4當(dāng)高耐久性緊固件承受較大扭矩的螺栓選用內(nèi)十二角圓柱頭型。7.3.3連接類型7.3.3.1應(yīng)用于主要承受剪切力、起鎖緊連接作用、受損后可改換、對(duì)精密度要求較低等場(chǎng)景的螺紋連接副，宜采用螺栓螺母連接結(jié)構(gòu)。7.3.3.2應(yīng)用于孔槽、被連接結(jié)構(gòu)極少拆解、承受相對(duì)較小的力、尺寸精度高等場(chǎng)景的螺紋連接副，宜采用螺釘連接結(jié)構(gòu)，無需螺母。此外，緊定螺釘連接結(jié)構(gòu)常用于防止兩個(gè)零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景。T/CMEPCA032—20247.3.3.3按下計(jì)算載荷分配系數(shù)(Φn）。當(dāng)同心加載（a=0）和同心夾緊（ssym=0）時(shí)：當(dāng)偏心夾緊（ssym≠0）或偏心加載（a＞0）時(shí)：7.3.3.4載荷引入點(diǎn)對(duì)螺栓頭部位移影響的載荷引入系數(shù)（n）從表4中選擇，連接類型參考圖2（來源于VDI2230—1）選擇。表4連接類型SV1到SV6的載荷引入系數(shù)n/h000000000000212486642461056642500635642376392430415972430320119008圖2根據(jù)載荷引入類型的連接類型7.3.4健康監(jiān)測(cè)對(duì)于有應(yīng)力監(jiān)測(cè)或缺陷監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)需求的高耐久性緊固件，為便于進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，應(yīng)滿足以下要求：——螺栓端面應(yīng)平整，螺栓彎曲度應(yīng)不大于1mm/m，材料成分應(yīng)均勻；——可在螺栓端部或墊圈側(cè)面埋入傳感器，但不應(yīng)影響螺栓或螺母的其他性能。7.3.5摩擦系數(shù)高耐久性緊固件緊固連接結(jié)構(gòu)中涉及到三種摩擦系數(shù)，分別是被夾緊件分界面摩擦系數(shù)(μT）、螺紋副摩擦系數(shù)(μG）及螺栓頭部支稱區(qū)域摩擦系數(shù)(μK）。三種摩擦系數(shù)查詢與設(shè)計(jì)指導(dǎo)參照表5與表6，其與表面狀態(tài)有關(guān)，防腐、潤(rùn)滑狀態(tài)和制造工藝對(duì)摩擦性能都有不同的影響。T/CMEPCA032—2024表5用于螺栓連接中不同材料/表面和潤(rùn)滑狀態(tài)的摩擦系數(shù)等級(jí)指導(dǎo)值A(chǔ)B表表6用于分界面靜摩擦系數(shù)范圍的近似值無D無E—————————T/CMEPCA032—2024表6用于分界面靜摩擦系數(shù)范圍的近似值（續(xù)）—7.3.6尺寸7.3.6.1根據(jù)被連接件的厚度確定緊固長(zhǎng)度及螺栓的長(zhǎng)度。根據(jù)需求確定終擰后螺栓在螺母非支撐面端外露長(zhǎng)度。在加工和裝配允許的范圍內(nèi)，適當(dāng)加大螺紋截面的尺寸。避免尖角，適當(dāng)增大過渡圓角半徑。7.3.6.2公稱直徑為M3～M39的螺栓規(guī)格尺寸可參照表7進(jìn)行選型，強(qiáng)度等級(jí)范圍8.8級(jí)～12.9級(jí)。其他規(guī)格尺寸可根據(jù)實(shí)際需要參照?qǐng)?zhí)行。具體步驟如下：a)在第1列中，選擇作用在螺栓連接上加載的下一個(gè)最高載荷。如果在組合加載（軸向和橫向載荷）期間最大軸向載荷（FAmax）小于FQmax（最大橫向載荷）/μTmin，則只要使用FQmax；b)若用FQmax設(shè)計(jì)連接，靜態(tài)或動(dòng)態(tài)橫向載荷加四級(jí)；c)若用FAmax設(shè)計(jì)連接，動(dòng)態(tài)和偏心加載軸向載荷加兩級(jí)；動(dòng)態(tài)同心或靜態(tài)偏心加載軸向載荷加一級(jí)；靜態(tài)和同心加載軸向載荷不增加級(jí)數(shù)；d)已通過復(fù)緊扭矩設(shè)定的簡(jiǎn)單擰緊轉(zhuǎn)軸擰緊螺栓加兩級(jí)；或使用扭矩扳手或通過動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量或螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)量調(diào)整的精密轉(zhuǎn)軸或通過氣動(dòng)脈沖板擰工具擰緊加一級(jí)；對(duì)于通過在塑性范圍內(nèi)角度控制或通過計(jì)算機(jī)控制的屈服點(diǎn)監(jiān)控?cái)Q緊不增加級(jí)數(shù)；e)第2到4列給出了用于所選螺栓強(qiáng)度等級(jí)所需的螺栓規(guī)格尺寸。表7螺栓規(guī)格選型N——— ———333333334445456568688—7.3.7螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.3.7.1一般，連接結(jié)合面處的形狀應(yīng)為軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。通常，可將結(jié)合面中間挖空，以減少結(jié)合面加工量和結(jié)合面不平度的影響，并提高連接剛度。7.3.7.2螺栓組的形心應(yīng)與螺栓組連接結(jié)合面的形心相重合，宜有兩個(gè)互相垂直的對(duì)稱軸。7.3.7.3螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理，受力矩作用的螺栓組，布置時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離對(duì)稱軸。T/CMEPCA032—20247.3.7.4螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距，同一圓周上螺栓數(shù)目應(yīng)采用四、六、八、十二等偶數(shù)。7.3.7.5同一組螺栓的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)盡量相同，并應(yīng)避免螺栓受附加彎曲載荷的作用。7.3.7.6各螺栓中心間的最小距離應(yīng)不小于扳手空間的最小尺寸，最大距離應(yīng)按實(shí)際連接用途及結(jié)構(gòu)尺寸大小確定。7.4加工7.4.1一般要求7.4.1.1采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕靡蕴岣呔o固件的疲勞強(qiáng)度。可采用時(shí)效處理以得到有利的彌散組織，提高疲勞強(qiáng)度。7.4.1.2緊固件制造過程中，應(yīng)避免在表面層引入有害的殘余拉應(yīng)力。避免使用易引起毛坯材料偏析、脫碳、夾雜、裂紋等的工藝方法。7.4.2滾壓加工7.4.2.1滾壓力是形成螺紋的重要因素，應(yīng)合理選擇滾壓力，以縮短滾壓時(shí)間、增加滾絲輪使用壽命，并保證螺紋加工尺寸穩(wěn)定性。螺紋滾壓壓力按下式計(jì)算。6O°的普通螺紋、對(duì)半圓形螺紋、矩形螺紋的滾壓力修正系數(shù)（fF）分別取1.0、1.5、2.0。碳素鋼、低合金鋼、高強(qiáng)度合金鋼及特種鋼（不銹鋼、含銅合金鋼等）工件材料系數(shù)（Z）分別取0.1～0.5、0.5～1.0、1.0～2.0、2.0～5.0。7.4.2.2滾壓速度（vt）是決定材料的變形程度和變形速度的因素之一，影響螺紋的滾壓質(zhì)量。對(duì)于抗拉強(qiáng)度不大于588.6MPa和相對(duì)延伸率大于10％的材料的坯件，滾壓速度在（20～25）m/min取值。對(duì)于合金鋼取，滾壓速度在（10～12）m/min取值。滾壓速度（vt）按下式計(jì)算。打滑系數(shù)(?)可根據(jù)實(shí)際情況選取0.83～0.93。7.4.2.3滾壓進(jìn)給量（S）過大進(jìn)給會(huì)導(dǎo)致坯件內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，而進(jìn)給量過小進(jìn)給又會(huì)使?jié)L壓生產(chǎn)率降低。在保證工具的使用壽命和被加工螺紋精度的前提下，應(yīng)選用較高的滾絲輪轉(zhuǎn)速，以提高生產(chǎn)率。滾壓進(jìn)給量（S）按下式計(jì)算，當(dāng)滾壓公制螺紋時(shí)，σP為(2.5～3.0)σT。低碳鋼及高碳鋼的滾壓進(jìn)給速度宜分別?。?.0～3.5）mm/s及（0.9～1.7）mm/s。7.4.3車削加工7.4.3.1切削速度按下式計(jì)算。7.4.3.2進(jìn)給量按下式計(jì)算。7.5機(jī)械性能7.5.1服役狀態(tài)下被夾緊件分界面處所需要的最小夾緊力值（FKerf）按下式計(jì)算。FKerf≧max（FKQ；FKP+FKA） 7.5.2當(dāng)連接結(jié)構(gòu)承受橫向力或扭矩時(shí)，最小夾緊載荷（FKQ）按下式計(jì)算。FKP=AD×pimax（17）7.5.4當(dāng)承受軸向力與彎矩時(shí)，最小夾緊載荷（FKA）按下式計(jì)算。EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),。)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up13(·),·)FKP=AD×pimax（17）7.5.4當(dāng)承受軸向力與彎矩時(shí)，最小夾緊載荷（FKA）按下式計(jì)算。T/CMEPCA032—20247.6防腐7.6.1高耐久性緊固件8.8級(jí)及以下緊固件宜選用鍍鋅涂層設(shè)計(jì)，涂層厚度不超過30μm。7.6.2裝備內(nèi)部高耐久性緊固件宜選用鋅鋁涂層設(shè)計(jì)，涂層厚度一般（5～35）μm。7.6.3裝備外觀高耐久性緊固件宜選用粉末滲鋅涂層設(shè)計(jì)，涂層厚度一般（10～30）μm。7.6.4極少拆卸且腐蝕環(huán)境惡劣高耐久性緊固件宜選用復(fù)合材料復(fù)層包覆涂層設(shè)計(jì)，涂層厚度無要求。7.6.5表面處理過程中需注意溫度和固化時(shí)間等對(duì)高耐久性緊固件疲勞性能的影響。7.7防松可根據(jù)TB/T3246.4—2010中第5章選用防松舉措，緊固件緊固連接結(jié)構(gòu)的防松措施包括以下幾種：a)對(duì)于有較大振動(dòng)的工作環(huán)境且為重要部位的連接，宜采用機(jī)械防松方式，如開口銷、止退墊片、穿鐵線等；b)小規(guī)格緊固件應(yīng)用于低強(qiáng)度連接且橫向振動(dòng)不明顯工況時(shí)，宜采用彈性墊圈防松方式；c)對(duì)于高耐久性緊固件連接強(qiáng)度不高的應(yīng)用場(chǎng)景，宜采用法蘭面防松方式；d)對(duì)于不常拆卸的重要連接部位，宜采用鎖固膠等防松方式；e)對(duì)于橫向振動(dòng)工作環(huán)境且重要連接部位，宜采用自鎖螺母或雙疊自鎖防松墊圈等防松方式。7.8疲勞7.8.1針對(duì)疲勞要求高的高耐久性緊固件，防腐涂層工藝中，溫度不應(yīng)高于經(jīng)淬火和回火處理緊固件的回火溫度。溫度和時(shí)間可能影響熱處理后滾壓螺紋緊固件的疲勞極限。7.8.2缺口效應(yīng)會(huì)降低緊固件的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)考慮缺口應(yīng)力集中的影響，準(zhǔn)確控制缺口的加工工藝，保證緊固件缺口的一致性和均勻性，可通過疲勞缺口系數(shù)標(biāo)定緊固件缺口處應(yīng)力集中對(duì)疲勞的影響。7.8.3尺寸效應(yīng)會(huì)降低緊固件的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)考慮緊固件尺寸效應(yīng)的影響，通過試驗(yàn)曲線確定。若為工藝因素造成的尺寸效應(yīng)，可根據(jù)疲勞極限與抗拉強(qiáng)度近似的比例關(guān)系估算工藝因素引起的尺寸系數(shù)，按式19計(jì)算，當(dāng)缺乏抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，可用布氏硬度比代替強(qiáng)度比。比例因素造成的尺寸效應(yīng)，可用式20計(jì)算。'7.8.4針對(duì)公稱直徑超過30mm的螺栓，考慮其尺寸效應(yīng)，S-N曲線應(yīng)按照下式考慮DC縮減系數(shù)的影7.8.5通過機(jī)械切削如車削、磨削等方法加工，會(huì)降低緊固件的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)考慮表面加工系數(shù)的影響，緊固件機(jī)加表面會(huì)通過表面層塑性變形（加工硬化層、殘余應(yīng)力）、表面層溫度和表面層粗糙度（刀痕深度、銳度）等對(duì)緊固件疲勞強(qiáng)度造成影響，一般通過試驗(yàn)得出表面加工系數(shù)曲線圖。7.8.6通過滾壓、搓絲等表面冷作方法加工，以及噴砂、噴丸、超載拉伸等表面強(qiáng)化的緊固件，會(huì)在緊固件表面引入殘余壓應(yīng)力，提高緊固件的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)考慮表面強(qiáng)化的影響，表面冷作強(qiáng)化的系數(shù)可參考表8。表8表面冷作強(qiáng)化系數(shù)參考表1/31/3T/CMEPCA032—2024表8表面冷作強(qiáng)化系數(shù)參考表（續(xù)）7.8.7不同的熱處理、滾絲順序高耐久性緊固件疲勞極限應(yīng)力幅值的計(jì)算方式不同。7.8.8當(dāng)連續(xù)加載的交變循環(huán)次數(shù)（ND）不小于2×106，在0.3≤Fsm/F0.2min＜1的有效范圍內(nèi)，熱處理前滾絲螺栓疲勞極限應(yīng)力幅(σASV）及對(duì)于熱處理后滾絲螺栓疲勞極限應(yīng)力幅(σASG）分別按下式計(jì)算。σASG=（2?FSm/F0.2min）×σASV 7.8.9當(dāng)連續(xù)加載的交變循環(huán)次數(shù)（ND）小于2×106，對(duì)于熱處理前滾絲螺栓疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅(σAZSV）及對(duì)于熱處理后滾絲螺栓疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅(σAZSG）分別按下式計(jì)算。σAZSV=σASV（ND/NZ） σAZSG=σASG（ND/NZ） 7.9安全系數(shù)7.9.1高耐久性緊固件，預(yù)緊力安全系數(shù)不小于1.0。否則，可考慮：——選擇更大螺栓直徑，增加橫截面面積；——選擇更高強(qiáng)度等級(jí)，增加屈服強(qiáng)度；——采用螺紋潤(rùn)滑，降低摩擦系數(shù)；——采用細(xì)牙螺紋，降低螺距。7.9.2抗屈服安全系數(shù)不小于1.0。否則，可考慮：——提高螺栓性能等級(jí)，提高螺栓屈服強(qiáng)度；——提高螺栓尺寸，降低等效應(yīng)力；——降低工作載荷引起的螺栓軸力，降低等效應(yīng)力。7.9.3抗疲勞安全系數(shù)不小于1.2。否則，可考慮：——降低工作載荷引起的螺栓軸力，降低交變應(yīng)力幅；——降低偏心及彎曲造成的應(yīng)力，降低交變應(yīng)力幅；——增大螺栓尺寸，降低交變應(yīng)力幅；——降低性能等級(jí)，優(yōu)化加工工藝，提高螺栓疲勞強(qiáng)度。7.9.4防止被夾緊件表面發(fā)生壓潰的安全系數(shù)不小于1.0。否則，可考慮：——更換材料，熱處理，表面處理等，提高表面強(qiáng)度；——增加平墊、套筒，降低孔徑增大承壓面積，降低表面壓力；——降低被連接件的夾緊力，降低表面壓力。7.9.5不發(fā)生橫向移動(dòng)的安全系數(shù)不小于1.8。否則，可考慮：——增加螺栓尺寸或提高等級(jí)，提高預(yù)緊力，提高接觸面夾緊力；——增加接觸面抗滑移系數(shù)，提高抗滑移阻力；——增加結(jié)構(gòu)防滑，結(jié)構(gòu)防滑。7.9.6不發(fā)生橫向剪切失效的安全系數(shù)不小于1.1。否則，可考慮：——提高螺栓等級(jí)，提高剪切強(qiáng)度；——增大螺栓直徑，提高剪切面積，降低剪應(yīng)力；——改善連接結(jié)構(gòu)，增加剪切層數(shù)，降低剪應(yīng)力。7.10修復(fù)與防護(hù)7.10.1緊固件應(yīng)有良好的可修復(fù)性，便于對(duì)難以拆卸更換的緊固件進(jìn)行修復(fù)。7.10.2對(duì)于應(yīng)用環(huán)境惡劣的緊固件，可選用熱縮管、防護(hù)帽等措施進(jìn)行防護(hù)。7.11包裝、運(yùn)輸及貯存T/CMEPCA032—20247.11.1緊固件包裝應(yīng)符合GB/T90.2，應(yīng)按批配套供貨，并附有出廠質(zhì)量保證書。不同批次的不得混7.11.2緊固件在運(yùn)輸、保管過程中，應(yīng)有防潮措施。搬運(yùn)時(shí)應(yīng)輕裝、輕卸，防止損傷螺紋。7.11.3緊固件應(yīng)按包裝箱上注明的批號(hào)、規(guī)格分類保管。室內(nèi)存放，堆放應(yīng)有防止生銹、潮濕及沾染臟物等措施。7.11.4緊固件保管時(shí)間不應(yīng)超過6個(gè)月。超期使用應(yīng)按要求重新檢測(cè)扭矩系數(shù)或緊固軸力，合格后方可使用。7.11.5為保持交貨狀態(tài)，避免受環(huán)境的影響，制造者應(yīng)有適當(dāng)?shù)馁A存緊固件的環(huán)境。制造者應(yīng)為緊固件的貯存、搬運(yùn)和使用提供建議，以保持產(chǎn)品的交貨狀態(tài)。7.12安裝7.12.1安裝方法7.12.1.1高耐久性緊固件常用的安裝方法：——扭矩控制法：扭矩法安裝時(shí)螺栓強(qiáng)度利用率不高，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)低部位的螺栓裝配可采用扭矩控制法安裝；——扭矩-轉(zhuǎn)角控制法：扭矩-轉(zhuǎn)角法安裝時(shí)螺栓強(qiáng)度利用率較高，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中或高部位的螺栓裝配宜采用扭矩-轉(zhuǎn)角法安裝；——屈服點(diǎn)控制法：屈服點(diǎn)控制法安裝時(shí)可較大限度的利用螺栓強(qiáng)度，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中或高部位的螺栓裝配應(yīng)采用屈服點(diǎn)控制法安裝。7.12.1.2安裝工具與擰緊系數(shù)可參照表9選擇。表9擰緊系數(shù)選取參照表7.12.2安裝預(yù)緊力與扭矩7.12.2.1安裝預(yù)緊力（FM）按下式計(jì)算。FM,min=FKerf+(1?Φn)FA,max+Fz+ΔFv，t? FM,max=αAFM,min 7.12.2.2由于表面粗糙度引起的可能的預(yù)緊力減小量（FZ）、由于溫度變化引起的可能的預(yù)緊力減小量(ΔF,Vth）按下式計(jì)算。7.12.2.3所施加的預(yù)緊力矩（MA）按下式計(jì)算。8設(shè)計(jì)驗(yàn)證8.1材料8.1.1化學(xué)成分測(cè)定用試樣的取樣和制樣方法應(yīng)按GB/T20066的規(guī)定執(zhí)行，化學(xué)成分測(cè)定按GB/T20123、GB/T20125或GB/T4336的規(guī)定進(jìn)行。8.1.2材料低倍組織檢驗(yàn)應(yīng)按GB/T1979和GB/T226的規(guī)定進(jìn)行。8.1.3材料非金屬夾雜物檢測(cè)應(yīng)按GB/T10561的規(guī)定進(jìn)行。T/CMEPCA032—20248.2結(jié)構(gòu)高耐久性緊固件尺寸可用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)，也可使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、輪廓儀、螺紋檢測(cè)儀等設(shè)備檢驗(yàn)。8.3機(jī)械性能按T/CI150—2023中8.5進(jìn)行。8.4防腐8.4.1按GB/T10125規(guī)定進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)。8.4.2按GB/T5267.2規(guī)定進(jìn)行硝酸銨快速腐蝕試驗(yàn)。8.4.3采用其他防腐處理措施時(shí)，應(yīng)協(xié)商其試驗(yàn)方法。8.5防松按照GB/T10431中規(guī)定進(jìn)行，在不同防松方式規(guī)定的試驗(yàn)緊固軸力及潤(rùn)滑條件下，對(duì)連接副進(jìn)行頻率為12.5Hz、振動(dòng)次數(shù)為1500次的橫向振動(dòng)試驗(yàn)，記錄連接副殘余軸力與初始軸力之比或臨界橫向振動(dòng)力。8.6疲勞應(yīng)符合GB/T13682的規(guī)定。8.7預(yù)應(yīng)力可采用超聲應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法，包括但不限于GB/T43232。8.8扭矩系數(shù)按T/CI150—2023中8.6進(jìn)行。8.9緊固連接結(jié)構(gòu)安全校核按附錄A進(jìn)行。T/CMEPCA032—2024基于VDI2230—1驗(yàn)證方法A.1限制尺寸校核與擰緊系數(shù)確定A.1.1應(yīng)保證螺栓連接分界面區(qū)域尺寸的限制值（G/G'）不小于分界面尺寸（cT），超過限制尺寸會(huì)造成較大的計(jì)算偏差。其中，G/G'按式A.1與A.2計(jì)算。螺栓螺母連接TBJ：螺釘連接TTJ：A.1.2參照表7進(jìn)行擰緊系數(shù)(αA）取值。擰緊系數(shù)(αA）按式A.3計(jì)算。A.2工作狀態(tài)下被夾緊件分界面處所需要的最小夾緊力值（FKerf）計(jì)算A.2.1當(dāng)螺栓連接承受橫向力或扭矩時(shí)，最小夾緊載荷（FKQ）按式A.4計(jì)算。A.2.2當(dāng)螺栓連接結(jié)構(gòu)承受內(nèi)部壓力時(shí)，最小夾緊載荷（FKP）按式A.5計(jì)算。A.2.3當(dāng)承受軸向力與彎矩時(shí)，最小夾緊載荷（FKA）按式A.6計(jì)算，分界面區(qū)域轉(zhuǎn)矩（IBT）按式A.7計(jì)算，F(xiàn)Kerf按式A.8計(jì)算。A.3載荷分配系數(shù)(Φ)計(jì)算A.3.1當(dāng)同心加載（a=0）和同心夾緊（ssym=0）時(shí)，載荷分配系數(shù)按式A.9與A.10計(jì)算。TBJ：TTJ：A.3.2當(dāng)偏心夾緊（ssym≠0）或偏心加載（a＞0）時(shí)，載荷分配系數(shù)按式A.11與A.12計(jì)算。TBJ：T/CMEPCA032—2024TTJ：A.3.3螺栓柔度(δs）按式A.13～A.17計(jì)算。TBJ：TTJ：A.3.4限制外徑（DA,Gr）按式A.18～A.22計(jì)算。βL=D，TBJ：tanφ=0.362+0.032ln+0.153lnyTTJ：TBJ：w=1TTJ：w=2DA,Gr=dw+w×lk×tanφA.3.5當(dāng)DA>DA,Gr，被夾緊件柔度(δs）按式A.23～A.25計(jì)算。2ln[（dw+d?)（dw+w×lk×tanφ?d?)]EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up2(v),B)IBers=IEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(v),B)ers+sEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(2),s)ym××DEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(2),A)（A.14）（A.15）（A.16）（A.17）（A.23）（A.24）（A.25）（A.18）（A.19）（A.20）（A.21）（A.22）A.3.6當(dāng)dw<DA<DA,Gr，被夾緊件柔度(δs）按式A.26、A.27計(jì)算。δP=?（A.26）δP=?（A.26）π×EPwwA.3.7當(dāng)DA<dw，被夾緊件柔度(δs）按式A.28、A.29計(jì)算。T/CMEPCA032—2024A.3.8當(dāng)ssym≠0時(shí)，被夾緊件柔度為δEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(*),P)，按式30計(jì)算。EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(*),p)A.3.9當(dāng)ssym≠0且a＞0時(shí)，被夾緊件柔度為δEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(*),P)*，按式A.31～A.33計(jì)算。EQ\*jc3\*hps