起重機(jī)高強度螺栓連接及其檢驗

吳鋒，鄭炯輝，胡丹旦

（寧波市特種設(shè)備檢驗研究院，浙江 寧波 315400）

起重機(jī)高強度螺栓連接及其檢驗

吳鋒，鄭炯輝，胡丹旦

（寧波市特種設(shè)備檢驗研究院，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、危險因素多且傷害事故率高等特點，因此重視起重機(jī)械的安全檢驗非常重要。在本案，筆者討論的重點是高強度螺栓連接副及其檢驗。

起重機(jī)；高強度螺栓連接副；安裝；檢驗

起重機(jī)高強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，從而實現(xiàn)荷載的傳遞。高強度螺栓是由高強度鋼材制作并經(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)高強度螺栓連接副及其檢驗。

1 高強度螺栓連接副的安裝

圖1為摩擦型高強度螺栓連接副的受力示意圖。

圖1 摩擦型高強度螺栓連接副的受力示意圖

摩擦型高強度螺栓連接副由2個墊圈、1個螺母和1個螺栓組成。在安裝高強度螺栓時，應(yīng)保證其具有較高的擰緊力矩。通過計算，同一批次高強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)械高強度螺栓連接副的安裝。

（1）在實際應(yīng)用中，扭矩系數(shù)受高強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，都可能增加其扭矩系數(shù)。鑒于此，應(yīng)按規(guī)定從制造到檢驗的全過程對高強度螺栓進(jìn)行控制，從而保證高強度螺栓的安裝質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

（2）在拼裝起重機(jī)梁時，先用定位銷將其位置固定。在安裝高強度螺栓之前，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。在組裝高強度螺栓連接副時，帶圓臺面的螺母一側(cè)應(yīng)與有倒角的墊圈一側(cè)一致。在安裝高強度螺栓時，注意下列事項：一是螺栓不得強行穿入，而針對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，高強度螺栓連接副分如下四個步驟完成安裝：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，保證墊片與螺母安裝的位置和方向正確。②安插好高強度螺栓以后，先后使用普通扳手和氣動（或電動）扳手初擰螺栓，注意初擰扭矩值應(yīng)為終擰值的50%~70%。③高強度螺栓在初擰的當(dāng)天應(yīng)進(jìn)行終擰，注意針對大六角頭高強度螺栓，應(yīng)將扭矩施加在螺母上，同時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)降低而對節(jié)點的承載力產(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：先回擰螺母30o~50°，再將之?dāng)Q到原位以后測定扭矩，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，在實際應(yīng)用中，應(yīng)選用可控扭矩的氣動扳手或電動扳手初擰和終擰大六角頭高強度螺栓，并按規(guī)定對扳手的扭矩值進(jìn)行定期校驗，且若只能使用手動扭矩扳手，則需預(yù)設(shè)扳手的扭矩值，并定期進(jìn)行校驗，使之誤差小于5%。

2 高強度螺栓連接副的檢驗

（1）正確辨識起重機(jī)械高強度螺栓。在起重機(jī)械制造與安裝中，應(yīng)按章節(jié)一的要求對高強度螺栓進(jìn)行檢驗。高強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，需在監(jiān)檢中加以控制。此外，按GB/T1231-91的規(guī)定檢查高強度螺栓頂端的標(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度螺栓安裝孔徑小1.5~2 mm，螺栓直徑比扭剪型高強度螺栓安裝孔徑小1~1.5 mm。另外，還應(yīng)將高強度螺栓與同等級螺栓正確區(qū)分開來，即：在實際應(yīng)用中，六角螺栓的頭部皆制出10.9級和8.8級；按GB/T 3811的規(guī)定，上的高強度螺栓連接副，應(yīng)在六角螺栓的頭部加印“S"標(biāo)志；用在起重機(jī)械上的摩擦型高強度螺栓的直徑取M12-30；針對直徑相同的螺栓尺寸S，用在起重機(jī)械上的摩擦型高強度螺栓Smin不小于1.5 d；針對直徑相同的螺栓尺寸ds，用在起重機(jī)械上的摩擦型高強度螺栓dsmax不小于d。據(jù)此，用在起重機(jī)械上的摩擦型高強度螺栓一般是（大）六角頭螺栓。

（2）檢驗螺栓的長度。高強度螺栓應(yīng)滿足如下長度公式：BAL+=,其中，L表示高強度螺栓的長度；A表示連接板層總的厚度；B表示附加長度，注意當(dāng)高強度螺栓螺紋的規(guī)格不同時，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）檢驗連接副的施工扭矩。高強度螺栓連接副應(yīng)滿足如下施工扭矩公式：kPdT=，其中，T表示施工扭矩（Nm)；k表示實測扭矩系數(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對應(yīng)的P值分別為60、110、170、210、250、320、390 kN。

（4）螺栓的定期檢驗。在定期檢驗起重機(jī)械時，應(yīng)突出如下內(nèi)容：高強度螺栓連接副有無損壞、缺件或松動等缺陷；針對高強度螺栓連接的預(yù)緊力矩，選用扭矩扳手加以測定；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

針對起重機(jī)械高強度螺栓連接副，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，注意突出如下檢驗內(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、松動等缺陷。此外，還應(yīng)重視對高強度螺栓自身質(zhì)量的檢驗，即：從正規(guī)廠家購進(jìn)檢驗合格的螺栓，并認(rèn)真核對產(chǎn)品質(zhì)量檢驗報告書及螺栓的規(guī)格、強度等級等，使之滿足設(shè)計要求。

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1671-0711（2016）07（上）-0048-02