起重機械高強度螺栓的連接原則及檢驗重點

曹衛衛

(山西省機電設計研究院有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

在現代化不斷推進的今天，起重機械在日常生產中處于不可或缺的地位，廣泛運用于相關工業的各個方面。起重機是一種循環、間歇運動的機械，金屬結構是起重機的骨架，隨著起重機產品構造向著新型化、美觀化和實用化的方向發展，金屬結構采用薄壁型材和異型鋼，減少了結構的拼接焊縫，采用高強度螺栓連接既提高了抗疲勞性能，又便于運輸安裝。高強度螺栓作為起重機械至關重要的組成零件，起著非常關鍵的連接作用。起重機高強度螺栓一般是由金屬結構來搭成配置部分，又由各配置部分搭配成一體，且通過自主連接方式來實現力的傳導。高強度螺栓連接的優點是韌性強度較高、塑性優良、受力均勻、可靠性高、拆卸方便、對連接質量的檢查簡單快捷；缺點是日常工作中易分離脫動。因為高強度螺栓依賴于螺栓預緊力在連接件間產生的摩擦力來傳導力，所以在使用過程中最關鍵的一點就是保證螺栓預緊力。若不能正確使用高強度螺栓，將使高強度螺栓的疲勞斷裂和連接失效成為起重機械隱蔽的事故形式，甚至在正常操作的情況下發生傾覆事故，所以有必要對高強度螺栓連接進行深入的了解。

1 起重機械高強度螺栓的連接原則

起重機械高強度螺栓的連接方式有摩擦連接、承壓連接、混合連接和并用連接、張拉連接，遵循表面平整、定位銷固定、預緊力穩定和質量監督的連接原則。

1.1 表面平整原則

在連接起重機械設備至關重要的高強度螺栓時，應將結構連接處的平邊保持相對平整的態勢，且應將表面的灰塵擦拭干凈。一般條件下，在高強度螺栓連接鋼板的相關位置應對摩擦面妥善維護，首先使用噴砂法來確保摩擦面的可用性，而后在其外部刷上無機富鋅漆，使其更具有抗腐蝕的性能。在日常使用維護過程中，應對摩擦面采取保護措施，防止污染物和油污，嚴禁在摩擦面上做任何標記，確保設備的正常運行。

1.2 定位銷固定原則

在起重機械設備的結構拼裝中，一定要將定位銷固定處理得當，其處理流程應按照相關操作規范來執行，切記不可用其他螺栓代替高強度螺栓進行定位固定，避免操作螺栓引起的扭矩系數變化。高強度螺栓的安裝應在結構構件中心位置調整后進行，其穿入方向應以施工方便為準，嚴禁強行穿入螺栓，若不能自由穿入螺栓應用鉸刀對孔進行修整，修整后孔的直徑應小于1.2倍的螺栓直徑。同時在擰緊高強度螺栓時允許在螺母的螺紋處和支承面上涂少許潤滑脂，嚴禁涂機油，以防滲入鋼板拼接面，影響連接的牢固性。

1.3 預緊力穩定原則

在高強度螺栓擰緊過程中必須保證其預緊力。高強度螺栓擰緊過程分為初擰、復擰和終擰，初擰扭矩為施工扭矩的50%左右，復擰扭矩與初擰扭矩相等，初擰或復擰后在高強度螺栓的螺母上用顏色做標記，須在24 h內做終擰。終擰可采用轉角法進行控制，使整個節點中的螺栓預緊力一致。

1.4 質量監督原則

在螺栓終擰完成后，應使用扭矩扳手檢測高強度螺栓的扭矩是否達到規定的扭矩值，扭矩值不足者應予補足，使用的扭矩扳手的扭矩誤差<5%。在完成相關的檢測工作并處理之后，要對螺栓連接處進行標準化處理，即在連接板縫處要用適量的膩子進行封口處理，并在螺栓與螺母上涂上油漆。

2 起重機械高強度螺栓連接副的檢驗重點

TSG Q7015-2008《起重機械定期檢驗規則》中對金屬結構連接做了規定：金屬結構的連接焊縫無明顯焊接缺陷；螺栓和銷軸等的連接無松動；無缺件、損壞等缺陷。因此應對高強度螺栓連接副的關鍵部分進行重點檢驗。

2.1 螺栓孔質量檢驗

在高強度螺栓連接副檢驗過程中，安全孔質量檢測比較常見。高強度螺栓的承載力要比普通螺栓強很多，在對其進行加固時會感受到很大的摩擦力，此時一定要將彈簧墊圈安放在合理的位置上面。具體檢測時，首先應檢測螺栓螺桿與孔壁之間的間隙，保證間隙為0.2 mm～0.3 mm，且應確保螺栓直徑小于孔徑2 mm～4 mm，如果發現不能滿足這兩個條件應及時處理，以確保施工進度的良好進展和順利實施。

2.2 螺栓標記情況檢驗

高強度螺栓與普通螺栓有極大的不同，因此在實際工作中要對不同種類的連接件分門別類地做好記錄，防止高強度螺栓與普通螺栓混用，這樣才能保證工作的高效與安全。

2.3 螺栓尺寸的檢查

高強度螺栓的工程長度L為：

L=A+B.

(1)

其中：A為連接板總厚度；B為螺栓結構額外的長度，不同螺紋規格的附加長度見表1。

表1 不同螺紋規格的附加長度

在實際工作中用公式(1)計算結果來檢測高強度螺栓的長度是否在合理范圍內。

2.4 施工扭矩的檢查

高強度螺栓連接副的施工扭矩T(N·m)為：

T=kPd.

(2)

其中：k為實測扭矩系數平均值；P為螺栓施工拉力，kN，不同螺紋規格的拉力值見表2；d為螺紋大徑。

表2 不同螺紋規格的拉力值

在實際工作中用公式(2)計算結果來檢測高強度螺栓的施工扭矩是否在合理范圍內。

2.5 按時安檢排查

在對起重機進行按時安檢排查時，工作人員應檢查其螺栓連接副是否存在松動、氧化、磨損等情況。通常使用扭矩扳手來檢查螺栓是否有足夠的預緊拉力，如發現螺栓頭下或螺母、墊圈下存在下流銹水，說明螺栓已出現裂紋，應及時更換。

3 結語

起重機械在日常生產中已經處于不可或缺的地位，雖然在其整體結構中高強度螺栓連接副是很小的部件，但確是不可或缺的一環，確保其性能的穩定、配置的合理是安全生產的重要保障。所以加強高強度螺栓的質檢工作，可以有效地保證起重機的安全運行。