吳鋒，鄭炯輝，胡丹旦

（寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，浙江 寧波 315400）

起重機(jī)高強(qiáng)度螺栓連接及其檢驗(yàn)

吳鋒，鄭炯輝，胡丹旦

（寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，浙江 寧波 315400）

起重機(jī)械具有工作范圍大、工作環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)因素多且傷害事故率高等特點(diǎn)，因此重視起重機(jī)械的安全檢驗(yàn)非常重要。在本案，筆者討論的重點(diǎn)是高強(qiáng)度螺栓連接副及其檢驗(yàn)。

起重機(jī)；高強(qiáng)度螺栓連接副；安裝；檢驗(yàn)

起重機(jī)高強(qiáng)度連接螺栓的工作原理為：連接件接觸面在預(yù)緊力作用下擠壓產(chǎn)生摩擦力來阻止構(gòu)件滑移，從而實(shí)現(xiàn)荷載的傳遞。高強(qiáng)度螺栓是由高強(qiáng)度鋼材制作并經(jīng)熱處理而成，因此其具有較大的摩擦力和預(yù)緊力，現(xiàn)已在起重機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。在本案，筆者主要討論起重機(jī)高強(qiáng)度螺栓連接副及其檢驗(yàn)。

1 高強(qiáng)度螺栓連接副的安裝

圖1為摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接副的受力示意圖。

圖1 摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接副的受力示意圖

摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接副由2個(gè)墊圈、1個(gè)螺母和1個(gè)螺栓組成。在安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)，應(yīng)保證其具有較高的擰緊力矩。通過計(jì)算，同一批次高強(qiáng)度連接螺栓的扭矩系數(shù)均值應(yīng)為0.110~0.150，且扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的偏差應(yīng)不大于0.010。據(jù)此，筆者分別從如下方面淺析起重機(jī)械高強(qiáng)度螺栓連接副的安裝。

（1）在實(shí)際應(yīng)用中，扭矩系數(shù)受高強(qiáng)度螺栓連接摩擦面的影響較大，因此連接件的接觸面應(yīng)保持清潔和干燥狀態(tài)，以降低連接件接觸面的孔隙，研究發(fā)現(xiàn)，用在鋼結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng)度大六角螺栓連接副采取螺栓表面法蘭及墊圈和螺母表面磷化工藝，便可將連接副扭矩系數(shù)控制在理想狀態(tài)。另外，在高強(qiáng)度螺栓連接副中，當(dāng)墊圈、螺母或螺栓受損、生銹或表面潤滑油干燥時(shí)，都可能增加其扭矩系數(shù)。鑒于此，應(yīng)按規(guī)定從制造到檢驗(yàn)的全過程對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行控制，從而保證高強(qiáng)度螺栓的安裝質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

（2）在拼裝起重機(jī)梁時(shí)，先用定位銷將其位置固定。在安裝高強(qiáng)度螺栓之前，應(yīng)按規(guī)定調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的中心位置，并從施工方便的角度確定其穿入方向。在組裝高強(qiáng)度螺栓連接副時(shí)，帶圓臺(tái)面的螺母一側(cè)應(yīng)與有倒角的墊圈一側(cè)一致。在安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)，注意下列事項(xiàng)：一是螺栓不得強(qiáng)行穿入，而針對(duì)無法自由穿入的情況，應(yīng)先用鉸刀修整穿孔至其最大直徑比螺栓直徑的1.2倍小，同時(shí)在鉸孔前，擰緊孔周的螺栓及用板迭密貼，以防鐵屑掉落進(jìn)迭縫中；二是不得氣割擴(kuò)孔；三是不得將作業(yè)安排在雨中施工，并保持摩擦面的干燥狀態(tài)；四是允許將少量潤滑脂涂在螺母的螺紋處及支撐面上，但不得涂抹機(jī)油，以免機(jī)油流進(jìn)鋼板拼接面而影響螺栓的安裝質(zhì)量。

（3）通常而言，高強(qiáng)度螺栓連接副分如下四個(gè)步驟完成安裝：①按安裝圖中標(biāo)注的螺栓規(guī)格將螺栓插入螺栓孔，注意在此之前應(yīng)先挫平孔周的毛刺及在插入時(shí)，保證墊片與螺母安裝的位置和方向正確。②安插好高強(qiáng)度螺栓以后，先后使用普通扳手和氣動(dòng)（或電動(dòng)）扳手初擰螺栓，注意初擰扭矩值應(yīng)為終擰值的50%~70%。③高強(qiáng)度螺栓在初擰的當(dāng)天應(yīng)進(jìn)行終擰，注意針對(duì)大六角頭高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)將扭矩施加在螺母上，同時(shí)初擰與終擰具有不同的扭矩值及需使用不同的緊固工具，以免因接觸面摩擦系數(shù)降低而對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力產(chǎn)生不利影響。④在終擰結(jié)束1~24 h之內(nèi)，采用松扣回扣法檢查扭矩，即：先回?cái)Q螺母30o~50°，再將之?dāng)Q到原位以后測(cè)定扭矩，注意該扭矩應(yīng)不超過檢查扭矩的±10%，具體按如下公式加以計(jì)算：gkdpM=，M表示擰緊力矩（kN·m)；k表示螺栓組連接的扭矩系數(shù)（經(jīng)磷化、皂化處理的螺栓組k值取0.11~0.15，反之則取0.15~0.20）；d表示螺栓的公稱直徑（m）；gp表示螺栓的預(yù)拉力（kN）。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)選用可控扭矩的氣動(dòng)扳手或電動(dòng)扳手初擰和終擰大六角頭高強(qiáng)度螺栓，并按規(guī)定對(duì)扳手的扭矩值進(jìn)行定期校驗(yàn)，且若只能使用手動(dòng)扭矩扳手，則需預(yù)設(shè)扳手的扭矩值，并定期進(jìn)行校驗(yàn)，使之誤差小于5%。

2 高強(qiáng)度螺栓連接副的檢驗(yàn)

（1）正確辨識(shí)起重機(jī)械高強(qiáng)度螺栓。在起重機(jī)械制造與安裝中，應(yīng)按章節(jié)一的要求對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行檢驗(yàn)。高強(qiáng)度螺栓連接位置的鋼板摩擦面是隱蔽工程，無法在螺栓安裝后進(jìn)行檢驗(yàn)，需在監(jiān)檢中加以控制。此外，按GB/T1231-91的規(guī)定檢查高強(qiáng)度螺栓頂端的標(biāo)志，不得與普通螺栓混用。與普通螺栓相比，高強(qiáng)度螺栓具有如下特征：一是在較大的預(yù)緊力作用下防止松動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)連接，則無需再用彈簧墊圈；二是在頂端部標(biāo)有螺栓的性能等級(jí)及廠家凸型標(biāo)志；三是安裝孔應(yīng)滿足如下要求：螺栓直徑比孔徑小2~4 mm，螺桿直徑與孔徑的間隙不得小于0.2~0.3 mm，螺栓直徑比摩擦型高強(qiáng)度螺栓安裝孔徑小1.5~2 mm，螺栓直徑比扭剪型高強(qiáng)度螺栓安裝孔徑小1~1.5 mm。另外，還應(yīng)將高強(qiáng)度螺栓與同等級(jí)螺栓正確區(qū)分開來，即：在實(shí)際應(yīng)用中，六角螺栓的頭部皆制出10.9級(jí)和8.8級(jí)；按GB/T 3811的規(guī)定，上的高強(qiáng)度螺栓連接副，應(yīng)在六角螺栓的頭部加印“S"標(biāo)志；用在起重機(jī)械上的摩擦型高強(qiáng)度螺栓的直徑取M12-30；針對(duì)直徑相同的螺栓尺寸S，用在起重機(jī)械上的摩擦型高強(qiáng)度螺栓Smin不小于1.5 d；針對(duì)直徑相同的螺栓尺寸ds，用在起重機(jī)械上的摩擦型高強(qiáng)度螺栓dsmax不小于d。據(jù)此，用在起重機(jī)械上的摩擦型高強(qiáng)度螺栓一般是（大）六角頭螺栓。

（2）檢驗(yàn)螺栓的長度。高強(qiáng)度螺栓應(yīng)滿足如下長度公式：BAL+=,其中，L表示高強(qiáng)度螺栓的長度；A表示連接板層總的厚度；B表示附加長度，注意當(dāng)高強(qiáng)度螺栓螺紋的規(guī)格不同時(shí)，其附件長度也有所差異，即：M12、M16、M20、M22、M24、M27、M30分別為25、30、35、40、45、50、55 mm。

（3）檢驗(yàn)連接副的施工扭矩。高強(qiáng)度螺栓連接副應(yīng)滿足如下施工扭矩公式：kPdT=，其中，T表示施工扭矩（Nm)；k表示實(shí)測(cè)扭矩系數(shù)的均值，由廠家提供；d表示螺栓螺紋規(guī)格；P表示螺栓施工拉力（kN)，即：螺紋規(guī)格為M12、M16、M20、M22、M24、M27、M30對(duì)應(yīng)的P值分別為60、110、170、210、250、320、390 kN。

（4）螺栓的定期檢驗(yàn)。在定期檢驗(yàn)起重機(jī)械時(shí)，應(yīng)突出如下內(nèi)容：高強(qiáng)度螺栓連接副有無損壞、缺件或松動(dòng)等缺陷；針對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接的預(yù)緊力矩，選用扭矩扳手加以測(cè)定；墊圈、螺母或螺栓頭下一旦有銹水流出，則表明螺栓存在裂縫，應(yīng)按要求加以更換。

3 結(jié)束語

針對(duì)起重機(jī)械高強(qiáng)度螺栓連接副，首先應(yīng)按插入→初擰→終擰→檢查的步驟加以安裝到位，然后再按要求加以檢驗(yàn)，注意突出如下檢驗(yàn)內(nèi)容：是否與普通螺栓混用；螺栓長度；螺栓連接副的施工扭矩；是否存在損壞、缺件、松動(dòng)等缺陷。此外，還應(yīng)重視對(duì)高強(qiáng)度螺栓自身質(zhì)量的檢驗(yàn)，即：從正規(guī)廠家購進(jìn)檢驗(yàn)合格的螺栓，并認(rèn)真核對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告書及螺栓的規(guī)格、強(qiáng)度等級(jí)等，使之滿足設(shè)計(jì)要求。

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