高強度螺栓

摩擦型高強度螺栓：適用于鋼框架結(jié)構(gòu)梁、柱連接，實腹梁連接，工業(yè)廠房的重型吊車梁連接，制動系統(tǒng)和承受動荷載的重要結(jié)構(gòu)的連接。

承壓型高強度螺栓：可用于允許產(chǎn)生少量滑動的靜載結(jié)構(gòu)或間接承受動荷載的構(gòu)件中的抗剪連接。

抗拉型高強度螺栓：螺栓受拉時，疲勞強度較低，在動載作用下，其承載能力不易超過0.6P(P為螺栓的允許軸力)，因此，僅適用于靜載作用下使用，如受壓桿件的法蘭對接、T型接頭等。

高強度螺栓鍍前工藝

熱軋盤條－（冷撥）－球化（軟化）退火－機械除磷－酸洗－冷撥－冷鍛成形－螺紋加工－熱處理－檢驗

1、鋼材設(shè)計

在緊固件制造中，正確選用緊固件材料是重要一環(huán)，因為緊固件的性能和其材料有著密切的關(guān)系。如材料選擇不當或不正確，可能造成性能達不到要求，使用壽命縮短，甚至發(fā)生意外或加工困難，制造成本高等，因此緊固件材料的選用是非常重要的環(huán)節(jié)。 冷鐓鋼是采用冷鐓成型工藝生產(chǎn)的互換性較高的緊固件用鋼。由于它是常溫下利用金屬塑性加工成型，每個零件的變形量很大，承受的變形速度也高，因此，對冷鐓鋼原料的性能要求十分嚴格。 在長期生產(chǎn)實踐和用戶使用調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合 GB/T6478-2001 《冷鐓和冷擠壓用鋼技術(shù)條件》 GB/T699-1999 《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》及目標 JISG3507-1991 《冷鐓鋼用碳素鋼盤條》的特點，以 8.8 級， 9.8 級螺栓螺釘?shù)牟牧弦鬄槔?，各種化學元素的確定。 C 含量過高，冷成形性能將降低；太低則無法滿足零件機械性能的要求，因此定為 0.25 %－ 0.55 %。 Mn 能提高鋼的滲透性，但添加過多則會強化基體組織而影響冷成形性能；在零件調(diào)質(zhì)時有促進奧氏體晶粒長大的傾向，故在國際的基礎(chǔ)上適當提高，定為 0.45 %－ 0.80 %。 Si 能強化鐵素體，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定為 Si 小于等于 0.30 %。 S.P. 為雜質(zhì)元素，它們的存在會沿晶界產(chǎn)生偏析，導致晶界脆化，損害鋼材的機械性能，應盡可能降低，定為 P 小于等于 0.030 %， S 小于等于 0.035 %。 B. 含硼量最大值均為 0.005 %，因為硼元素雖然具有顯著提高鋼材滲透性等作用，但同時會導致鋼材脆性增加。含硼量過高，對螺栓，螺釘和螺柱這類需要良好綜合機械性能的工件是十分不利的。

2、球化退火

沉頭螺釘，內(nèi)六角圓柱頭螺栓采用冷鐓工藝生產(chǎn)時，鋼材的原始組織會直接影響著冷鐓加工時的成形能力。冷鐓過程中局部區(qū)域的塑性變形可達 60 %－ 80 %，為此要求鋼材必須具有良好的塑性。當鋼材的化學成分一定時，金相組織就是決定塑性優(yōu)劣的關(guān)鍵性因素，通常認為粗大片狀珠光體不利于冷鐓成形，而細小的球狀珠光體可顯著地提高鋼材塑性變形的能力。 對高強度螺栓用量較多的中碳鋼和中碳合金鋼，在冷鐓前進行球化（軟化）退火，以便獲得均勻細致的球化珠光體，以更好地滿足實際生產(chǎn)需要。 對中碳鋼盤條軟化退火而言，其加熱溫度多選擇在該鋼材臨界點上下保溫，加熱溫度一般不能太高，否則會產(chǎn)生三次滲碳體沿晶界析出，造成冷鐓開裂，而對于中碳合金鋼的盤條采用等溫球化退火，在 AC1 (20-30%) 加熱后，爐冷到略低于 Ar1 ，溫度約 700 攝氏度等溫一段時間，然后爐冷至 500 攝氏度左右出爐空冷。鋼材的金相組織由粗變細，由片狀變球狀，冷鐓開裂率將大大減少。 35\45\ML35\SWRCH35K 鋼軟化退火溫度一般區(qū)域為 715 － 735 攝氏度；而 SCM435\40Cr\SCR435 鋼球化退火加熱溫度一般區(qū)域為 740 － 770 攝氏度，等溫溫度 680 － 700 攝氏度。

3、剝殼除磷

冷鐓鋼盤條去除氧化鐵板工序為剝亮，除磷，有機械除磷和化學酸洗兩種方法。用機械除磷取代盤條的化學酸洗工序，既提高了生產(chǎn)率，又減少了環(huán)境污染。此除磷過程包括彎曲法（普遍使用帶三角形凹槽的圓輪反覆彎曲盤條），噴九法等，除磷效果較好，但不能使殘余鐵磷去凈（氧化鐵皮清除率為 97 %），尤其是氧化鐵皮粘附性很強時，因此，機械除磷受鐵皮厚度，結(jié)構(gòu)和應力狀態(tài)的影響，使用于低強度緊固件（小于等于 6.8 級）用的碳鋼盤條。高強度螺栓（大于等于 8.8 級）用盤條在機械除磷后，為除凈所有的氧化鐵皮，再經(jīng)化學酸洗工序即復合除磷。 對低碳鋼盤條而言，機械除磷殘留的鐵皮容易造成粒拔模不均勻磨損。當粒拔?？子捎诒P條鋼絲摩擦外溫時粘附上鐵皮，使盤條鋼絲表面產(chǎn)生縱向粒痕，盤條鋼絲冷鐓凸緣螺栓或圓柱頭螺釘時，頭部出現(xiàn)微裂紋的原因， 95 %以上是鋼絲表面在拉拔過程中產(chǎn)生的劃痕所引起。因此，機械除磷法不宜用來高速拉拔。

4、拉拔

拉拔工序有兩個目的，一是改制原材料的尺寸；二是通過變形強化作用使緊固件獲得基本的機械性能，對于中碳鋼，中碳合金鋼還有一個目的，即是使盤條控冷后得到的片狀滲碳體在拉拔過程中盡可能的破解，為隨后的球化（軟化）退火得到粒狀滲碳體做好準備，然而，有些廠家為降低成本，任意減少拉拔道次，過大的減面率增加了盤條鋼絲的加工硬化傾向，直接影響了盤條鋼絲的冷鐓性能。 如果各道次的減面率分配不合適，也會使盤條鋼絲在拉拔過程中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)裂紋，這種沿鋼絲縱向分布，周期一定的裂紋在鋼絲冷鐓過程中暴露。此外，拉拔過程中如潤滑不好，也可造成冷拔盤條鋼絲有規(guī)律地出現(xiàn)橫裂紋。 盤條鋼絲出出粒絲?？谏暇硗瑫r的切線方向與拉絲模不同心，會造成拉絲模單邊孔型的磨損加劇，使內(nèi)孔失圓，造成鋼絲圓周方向的拉拔變形不均勻，使鋼絲的圓度超差，在冷鐓過程中鋼絲橫截面應力不均勻而影響冷鐓合格率。 盤條鋼絲拉拔過程中，過大的部分減面率使鋼絲的表面質(zhì)量惡化，而過低的減面率卻不利于片狀滲碳體的破碎，難以獲得盡可能多的粒狀滲碳體，即滲碳體的球化率低，對鋼絲的冷鐓性能極為不利，采用拉拔方式生產(chǎn)的棒料和盤條鋼絲，部分減面率直控制在 10 %－ 15 %的范圍內(nèi)。

5、冷鍛成形

通常，螺栓頭部的成形采用冷鐓塑性加工，同切削加工相比，金屬纖維（金屬留線）沿產(chǎn)品形狀呈連續(xù)狀，中間無切斷，因而提高了產(chǎn)品強度，特別是機械性能優(yōu)良。 冷鐓成形工藝包括切料與成形，分單工位單擊，雙擊冷鐓和多工位自動冷鐓。一臺自動冷鐓機分別在幾個成型凹模里進行沖壓，鐓鍛，擠壓和縮徑等多工位工藝。 單工位或多工位自動冷鐓機使用的原始毛坯的加工特點是由材料尺寸長 5 － 6 米的棒料或重量為 1900 － 2000KG 的盤條鋼絲的尺寸決定的，即加工工藝的特點在于冷鐓成型不是采用預先切好的單件毛坯，而是采用自動冷鐓機本身由棒料和盤條鋼絲切取和鐓粗的（必要時）毛坯。 在擠壓型腔之前，毛坯必須進行整形。通過整形可得到符合工藝要求的毛坯。在鐓鍛，縮徑和正擠壓之前，毛坯不需整形。毛坯切斷后，送到鐓粗整形工位。該工位可提高毛坯的質(zhì)量，可使下一個工位的成型力降低 15 － 17 %，并能延長模具壽命，制造螺栓可采用多次縮徑。 冷鐓成型所能達到的精度還同成型方法的選擇和所采用的工序有關(guān)。此外，它還取決于所用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點，工藝特點及其狀態(tài)，工模具精度，壽命和磨損程度。 冷鐓成型和擠壓使用的高合金鋼，硬質(zhì)合金模具的工作表面粗糙度不應大 Ra=0.2um， 這類模具工作表面的粗糙度達到 Ra=0.025-0.050um 時，具有最高壽命。

6、螺紋加工

螺栓螺紋一般采用冷加工，使一定直徑范圍內(nèi)的螺紋坯料通過搓（滾）絲板（模），由絲板（滾模）壓力使螺紋成形。可獲得螺紋部分的塑性流線不被切斷，強度增加，精度高，質(zhì)量均一的產(chǎn)品，因而被廣泛采用。 為了制出最終產(chǎn)品的螺紋外徑，所需要的螺紋坯徑是不同的，因為它受螺紋精度，材料有無鍍層等因素限制。 滾（搓）壓螺紋是指利用塑性變形使螺紋牙成形的加工方法。它是用帶有和被加工的螺紋同樣螺距和牙形的滾壓（搓絲板）模具，一邊擠壓圓柱形螺坯，一邊使螺坯轉(zhuǎn)動，最終將滾壓模具上的牙形轉(zhuǎn)移到螺坯上，使螺紋成形。 滾（搓）壓螺紋加工的共同點是滾動轉(zhuǎn)數(shù)不必太多，如果過多，則效率低，螺紋牙表面容易產(chǎn)生分離現(xiàn)象或者亂扣現(xiàn)象。反之，如果轉(zhuǎn)數(shù)太少，螺紋直徑容易失圓，滾壓初期壓力異常增高，造成模具壽命縮短。滾壓螺紋常見的缺陷：螺紋部分表面裂紋或劃傷；亂扣；螺紋部分失圓。這些缺陷若大量發(fā)生，就會在加工階段被發(fā)現(xiàn)。如果發(fā)生的數(shù)量較少，生產(chǎn)過程注意不到這些缺陷就會流通到用戶，造成麻煩。因此，應歸納加工條件的關(guān)鍵問題，在生產(chǎn)過程控制這些關(guān)鍵因素。

7、處理

高強度緊固件根據(jù)技術(shù)要求都要進行調(diào)質(zhì)處理。熱處理調(diào)質(zhì)是為了提高緊固件的綜合機械性能，以滿足產(chǎn)品規(guī)定的抗拉強度值和屈強比。 熱處理工藝對高強度緊固件尤其是它的內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，因此，要想生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的高強度緊固件，必須要有先進的熱處理技術(shù)裝備。 由于高強度螺栓生產(chǎn)量大，價格低廉，螺紋部分又是比較細微相對精密的結(jié)構(gòu)，因此，要求熱處理設(shè)備必須具備生產(chǎn)能力大，自動化程度高，熱處理質(zhì)量好的能力。進入 20 世紀 90 年代以來帶有保護氣氛的連續(xù)式熱處理生產(chǎn)線已占主導地位，震底式，網(wǎng)帶爐尤其適用于中小規(guī)格緊固件的熱處理調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)線除了爐子密封性能好以外，還具有先進的氣氛，溫度和工藝參數(shù)計算機控制，設(shè)備故障報警和顯示功能。高強度緊固件從上料－清洗－加熱－淬火－清洗－回火－著色到下線，全部自動控制運行，有效保證了熱處理質(zhì)量。 螺紋的脫碳會導致緊固件在未達到機械性能要求的抗力時先發(fā)生脫扣，使螺紋緊固件失效，縮短使用壽命。由于原料的脫碳，如果退火不當，更會使原材料脫碳層加深。調(diào)質(zhì)熱處理過程中，一般會從爐外帶進來一些氧化氣體。棒料鋼絲的鐵銹或冷拔后盤條鋼絲表面上的殘留物，入爐加熱后也會分解，反應生成一些氧化性氣體。例如，鋼絲的表面鐵銹，它的成分是碳酸鐵及氫氧化物，在加熱后將分解成CO?及H?O，從而加重了脫碳。研究表明，中碳合金鋼的脫碳程度較碳鋼嚴重，而最快的脫碳溫度在 700 － 800 攝氏度之間。由于鋼絲表面的附著物在一定條件下分解化合成二氧化碳和水的速度很快，如果連續(xù)式網(wǎng)帶爐爐氣控制不當，也會造成螺絲脫碳超差。 高強度螺栓當采用冷鐓成形時，原材料和退火的脫碳層不但仍然存在，而且被擠壓到螺紋的頂部，對于需要淬火的緊固件表面，得不到所要求的硬度，其機械性能（特別是強度和耐磨性）降低。另外，鋼絲表面脫碳，表層與內(nèi)部組織不同而具有不同的膨脹系數(shù)，淬火時有可能產(chǎn)生表面裂紋。 為此，在淬火加熱時要保護螺紋頂部不脫碳，還要對原材料已脫碳的緊固件進行適度的覆碳，把網(wǎng)帶爐中的保護氣氛的優(yōu)勢調(diào)到和被覆碳的零件原始含碳量基本相等，使已脫碳的緊固件慢慢恢復到原來的含碳量，碳勢設(shè)定在 0.42 %－ 0.48 %為宜，覆碳溫度與淬火加熱相同，不能在高溫下進行，以免晶粒粗大，影響機械性能。 緊固件在調(diào)質(zhì)淬火過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要有：淬火態(tài)硬度不足；淬火態(tài)硬度不均；淬火變形超差；淬火開裂。現(xiàn)場出現(xiàn)的這類問題往往與原材料，淬火加熱和淬火冷卻有關(guān)，正確制訂熱處理工藝，規(guī)范生產(chǎn)操作過程，往往可以避免此類質(zhì)量事故。

8、檢驗

綜上所述，影響高強度緊固件品質(zhì)的工藝因素有鋼材設(shè)計，球化退火，剝殼除磷，拉撥，冷鐓成形，螺紋加工，熱處理等方面，有時則是諸種因素的疊加。

高強度螺栓工藝流程

高強度螺栓鎳磷鍍的工藝流程由三部分組成：

第一部分是前處理工序，包括高強度螺栓鍍前的精度和外觀檢查、手工除油、浸泡除油、酸洗、電活化和閃鍍鎳等工序；

第二部分化學鍍鎳處理工序；

第三部分是后處理工序，包括驅(qū)氫熱處理、拋光和成品檢查等工序。如下：

螺栓化學成分檢查→螺栓鍍前精度、外觀檢查→手工除油→外觀檢查→浸泡除油→熱水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→電活化→冷水洗→閃鍍鎳→冷水洗→去離子水洗→化學鍍鎳→去離子水洗→冷水洗→驅(qū)氫→拋光→成品檢查。

高強度螺栓關(guān)鍵工序

前處理工藝是決定高強度螺栓鎳磷鍍質(zhì)量的關(guān)鍵工序，此工序的目的是去除螺栓表面鈍化層并阻止鈍化膜的再生。該工序的執(zhí)行狀況直接決定了基體與鍍層結(jié)合的好壞程度。針對生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量事故大部分是由于螺栓前處理不良造成。在施鍍前必須認真地除盡螺栓表面附著的油污、銹跡和氧化皮；與電鍍的區(qū)別是應更仔細檢驗，對處理不凈的螺栓絕對不允許鍍覆。

①螺栓的檢查；目測檢查螺栓表面質(zhì)量，要求任何加工留下的毛刺必須去除，尖銳的棱角邊緣須倒圓。

②手工除油；保證基體表面無油漬。

③浸泡除油；將螺栓放入堿水煮以去除表面油污。

④酸洗；為防止堿性除油溶液污染閃鍍鎳鍍槽，在閃鍍鎳前用酸洗液進行電活化處理。

⑤電活化；用酸溶液進行電活化處理。

⑥閃鍍鎳；對低合金鋼都應該采用閃鍍鎳，以增加鍍層與基體之間的結(jié)合強度。

高強度螺栓后工序

鎳磷鍍后處理包括驅(qū)氫、拋光兩個主要工序。

①驅(qū)氫；按有關(guān)標準的規(guī)定，鍍后驅(qū)氫溫度為200±10℃，處理時間2h。200℃有利于消除氫脆，松弛內(nèi)應力，提高鍍層與基體的結(jié)合力，改善鍍層的耐腐蝕性能。

②拋光；拋光的螺栓外觀光亮，但為更好地提高鍍層質(zhì)量，平整微小的痕跡，得到光亮似鏡面的表面，需用拋光機拋光鍍層。

當今大飛機、大型發(fā)電設(shè)備、汽車、高速火車、大型船舶、大型成套設(shè)備等為代表的先進制造已將進入重要的發(fā)展方向。由此，緊固件將進入重要的發(fā)展階段。高強度螺栓用于重要機械的連接，反復的拆裝或各式的安裝扭矩法對高強度螺栓要求極高。因此，對其表面狀況及螺紋精度的好壞，將直接影響主機的使用壽命及安全。為了改善摩擦系數(shù)，避免在使用過程中出現(xiàn)銹蝕、咬死或卡住，技術(shù)要求規(guī)定其表面應進行鎳磷鍍處理。鍍層厚度保證在0.02～0.03mm范圍內(nèi)，鍍層均勻，致密、無針孔等。

螺栓材料為：18Cr2Ni4W、25Cr2MoV鋼；螺栓規(guī)格：M27～M48。由于該類鋼容易在表面形成一層鈍化膜，而此鈍化膜將使螺栓不能獲得附著力良好的化學鎳磷層，所以必須采取特殊的前處理措施將膜先行除去，并且應采取措施阻止其再生成，才能保證鍍后的鍍層與基體之間具有良好的結(jié)合力。同時由于該螺栓幾何尺寸大，都給鎳磷鍍處理及過程的品質(zhì)檢測增加了難度。

關(guān)于高強度螺栓的幾個概念1.按規(guī)定螺栓的性能等級在8.8級以上者，稱為高強度螺栓.現(xiàn)國家標準只羅列到M39，對于大尺寸規(guī)格，特別是長度大于10~15倍的高強度螺栓，國內(nèi)生產(chǎn)尚屬短線。

高強螺栓與普通螺栓區(qū)別：

高強度螺栓就是可承受的載荷比同規(guī)格的普通螺栓要大。

普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。高強度螺栓的材料35#鋼或其它優(yōu)質(zhì)材料，制成后進行熱處理，提高了強度。

兩者的區(qū)別是材料強度的不同。

從原材料看：

高強度螺栓采用高強度材料制造。高強螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高強鋼材制作，常用45號鋼、40硼鋼、20錳鈦硼鋼、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235（相當于過去的A3）鋼制造。

從強度等級上看：高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級，其中10.9級居多。普通螺栓強度等級要低，一般為4.4級、4.8級、5.6級和8.8級。

從受力特點來看：高強度螺栓施加預拉力和靠摩擦力傳遞外力。普通螺栓連接靠栓桿抗剪和孔壁承壓來傳遞剪力，擰緊螺帽時產(chǎn)生預壓力很小，其影響可以忽略不計，而高強螺栓除了其材料強度很高之外，還給螺栓施加很大預壓力，使連接構(gòu)件間產(chǎn)生擠壓力，從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力，而且預壓力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類都直接影響高強螺栓的承載力。根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型.兩者計算方法不同。高強螺栓最小規(guī)格M12，常用M16~M30，超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計中應慎重使用。

高強度螺栓摩擦型和承壓型連接的區(qū)別：

高強螺栓連接是通過螺栓桿內(nèi)很大的擰緊預壓力把連接板的板件夾緊，足以產(chǎn)生很大的摩擦力，從而提高連接的整體性和剛度，當受剪力時，按照設(shè)計和受力要求的不同，可分為高強螺栓摩擦型連接和高強螺栓承壓型連接兩種，兩者的本質(zhì)區(qū)別是極限狀態(tài)不同，雖然是同一種螺栓，但是在計算方法、要求、適用范圍等方面都有很大的不同。在抗剪設(shè)計時，高強螺栓摩擦型連接是以外剪力達到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài)，也即是保證連接在整個使用期間內(nèi)外剪力不超過最大摩擦力。板件不會發(fā)生相對滑移變形（螺桿和孔壁之間始終保持原有的空隙量），被連接板件按彈性整體受力。在抗剪設(shè)計時，高強螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力，這時被連接板件之間發(fā)生相對滑移變形，直到螺栓桿與孔壁接觸，此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力，最后以桿身剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)?？傊?，摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓實際上是同一種螺栓，只不過是設(shè)計是否考慮滑移。摩擦型高強螺栓絕對不能滑動，螺栓不承受剪力，一旦滑移，設(shè)計就認為達到破壞狀態(tài)，在技術(shù)上比較成熟；承壓型高強螺栓可以滑動，螺栓也承受剪力，最終破壞相當于普通螺栓破壞（螺栓剪壞或鋼板壓壞）。

從使用上看：

建筑結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件的螺栓連接，一般均采用高強螺栓連接。普通螺栓可重復使用，高強螺栓不可重復使用。高強螺栓一般用于永久連接。

高強螺栓是預應力螺栓，摩擦型用扭矩扳手施加規(guī)定預應力，承壓型擰掉梅花頭。普通螺栓抗剪性能差，可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。普通螺栓只需擰緊即可。

普通螺栓一般為4.4級、4.8級、5.6級和8.8級。高強螺栓一般為8.8級和10.9級，其中10.9級居多。

8.8級 與8.8S 是相同等級。普通螺栓與高強螺栓的受力性能與計算方法均有所區(qū)別的。高強螺栓的受力首先是通過在其內(nèi)部施加預拉力P，然后在被連接件之間的接觸面上產(chǎn)生摩擦阻力來承受外荷載的，而普通螺栓則是直接承受外荷載的。

更具體的來說：

高強度螺栓連接具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞、以及在動力荷載作用下不致松動等優(yōu)點，是很有發(fā)展前途的連接方法。

高強度螺栓是用特制的扳手上緊螺帽，使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的預拉力，通過螺帽和墊板，對被連接件也產(chǎn)生了同樣大小的預壓力。在預壓力作用下，沿被連接件表面就會產(chǎn)生較大的摩擦力，顯然，只要軸力小于此摩擦力，構(gòu)件便不會滑移，連接就不會受到破壞，這就是高強度螺栓連接的原理。

高強度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移的，為使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構(gòu)件的夾緊力和增大構(gòu)件接觸面的摩擦系數(shù)。構(gòu)件間的夾緊力是靠對螺栓施加預拉力來實現(xiàn)的，所以螺栓必須采用高強度鋼制造，這也就是稱為高強度螺栓連接的原因。

高強度螺栓連接中，摩擦系數(shù)的大小對承載力的影響很大。試驗表明，摩擦系數(shù)主要受接觸面的形式和構(gòu)件的材質(zhì)影響。為了增大接觸面的摩擦系數(shù)，施工時常采用應噴砂、用鋼絲刷清理等方法對連接范圍內(nèi)構(gòu)件接觸面進行處理。

1　主題內(nèi)容與適用范圍

本技術(shù)要求規(guī)定了移動機械設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓副連接件在制造、安裝和檢驗過程中的技術(shù)要求。本技術(shù)要求未規(guī)定的內(nèi)容，按有關(guān)國家標準執(zhí)行。

本技術(shù)要求適用于需要應用高強度螺栓連接的移動機械鋼結(jié)構(gòu)。本技術(shù)要求應用于制造廠內(nèi)和現(xiàn)場安裝的質(zhì)量控制和施工方法。

2 結(jié)合面處理

2.1 摩擦型高強度螺栓連接，要求接頭處的結(jié)合面密貼，并具有足夠的摩擦系數(shù)。當設(shè)計圖樣對該結(jié)合面的處理要求未作規(guī)定時，按以下規(guī)定進行處理：對高強度螺栓結(jié)合面進行噴砂或拋丸處理，清除表面上鐵銹、油污等雜質(zhì)，達到Sa2.5級標準，粗糙度50～75μm，其摩擦系數(shù)不得低于0.40。圖紙有規(guī)定時，按圖紙規(guī)定執(zhí)行。

2.2經(jīng)處理后的高強度螺栓連接處摩擦面，應采取保護措施，防止沾染臟物和油污。嚴禁在高強度螺栓連接處摩擦面上作任何標記。在廠內(nèi)存放，或在運輸，到安裝現(xiàn)場保管中要特別防止連接表面的污染。安裝單位要特別注意保護好高強度螺栓的連接板和母體的連接表面的清潔度摩擦表面的特性。不允許隨意使用砂輪機打磨連接板連接面和母體連接表面。

3 高強度螺栓摩擦面的抗滑移系數(shù)檢驗

抗滑移系數(shù)檢驗應以鋼結(jié)構(gòu)制造批為單位，以單項工程每2000t為一制造批，不足2000t者視作一批，單項工程的構(gòu)件摩擦面選用兩種及兩種以上表面處理工藝時，則每種表面處理工藝均需檢驗。每批三組試件。若連接處為擴散到外部企業(yè)時，相應的每個企業(yè)都應做抗滑移系數(shù)檢驗。

3.1抗滑移系數(shù)試驗用的試件應由廠內(nèi)或擴散企業(yè)加工，試件與所代表的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應為同一材質(zhì)、同批制作、采用同一摩擦面處理工藝和具有相同的表面狀態(tài)，并應用同批同一性能等級的高強度螺栓連接副，在同一環(huán)境條件下存放?？够葡禂?shù)試驗按GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》試驗方法進行。

3.2抗滑移系數(shù)檢驗的最小值必須等于或大于設(shè)計規(guī)定值。當不符合上述規(guī)定值時，構(gòu)件摩擦面應重新處理。處理后的構(gòu)件摩擦面重新檢驗。

4鋼結(jié)構(gòu)用摩擦型高強度螺栓的連接安裝

4.1安裝前的準備工作

4.2選用檢驗合格的螺栓、螺母和墊圈。其連接副扭矩系數(shù)保證期為自出廠之日起六個月。

4.3螺栓、螺母、墊圈有下列情況為不合格品，禁止使用。

a. 來源(制造廠)不明者；

b. 機械性能不明者；

c. 扭矩系數(shù)k不明者；

d. 有裂紋、傷痕 、毛刺、彎曲、鐵銹、螺紋磨損、油污、被水淋濕過或有缺陷者；

e. 未附帶性能試驗報告者；

f. 與其它批號螺栓混合者；

g. 長度不夠的螺栓，即擰緊后螺栓頭露不出螺母端面者。一般取伸出螺母端面的長度以2～3扣螺紋為宜。

h. 連接副扭矩系數(shù)超過保證期的。

在運輸和保管中要特別注意防水。

4.4大六角頭高強度螺栓施工前，應按出廠批復驗高強度螺栓連接副的扭矩系數(shù)，每批復驗8套，8套扭矩系數(shù)的平均值應在0.110～0.150范圍之內(nèi)，其標準偏差應小于或等于0.010。其扭矩系數(shù)復檢方法按GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》規(guī)定進行。試驗后應在較短的時間內(nèi)進行高強度螺栓的安裝。

1 材料及主要機具：

1.1 螺栓、螺母、墊圈均應附有質(zhì)量證明書，并應符合設(shè)計要求和國家標準的規(guī)定。

1.2 高強螺栓入庫應按規(guī)格分類存放，并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不配套，螺紋損傷時，不得使用。螺栓、螺母、墊圈有銹蝕，應抽樣檢查緊固軸力，滿足要求后方可使用。

螺栓等不得被泥土、油污粘染，保持潔凈、干燥狀態(tài)。必須按批號，同批內(nèi)配套使用，不得混放、混用。

1.3 主要機具：電動扭矩扳手及控制儀、手動扭矩扳手、手工扳手、鋼絲刷、工具袋等。

2 作業(yè)條件：

2.1 摩擦面處理：摩擦面采用噴砂、砂輪打磨等方法進行處理，摩擦系數(shù)應符合設(shè)計要求（一要求Q235 鋼為0.45 以上，16 錳鋼為0.55 以上）。摩擦面木允許有殘留氧化鐵皮，處理后的摩擦面可生成赤銹面后安裝螺栓（一般露天存10d 左右），用噴砂處理的摩擦面不必生銹即可安裝螺栓。采用砂輪打磨時，打磨范圍不小于螺栓直徑的4 倍，打磨方向與受力方向垂直，打磨后的摩擦面應無明顯不平。摩擦面防止被油或油漆等污染，如污染應徹底清理干凈。

2.2 檢查螺栓孔的孔徑尺寸，孔邊有毛刺必須清除掉。

2.3 同一批號、規(guī)格的螺栓、螺母、墊圈，應配套裝箱待用。

2.4 電動扳手及手動扳手應經(jīng)過標定。

質(zhì)量方面注意事項

（1）表面浮銹、油污、螺栓孔壁有毛刺、焊瘤等均應清理干凈。

（2）接觸摩擦面處理后要達到規(guī)定的抗劃移系數(shù)要求。使用的高強度螺栓應有配套的螺母、墊圈，使用時按配套使用，不得互換。

（3）處理好的構(gòu)件摩擦面安裝時不允許沾油污、泥土等雜物。

（4）安裝時組件摩擦面應保持干燥，不應在雨中作業(yè)。

（5）在安裝前嚴格檢查并校正連接的鋼板的變形。

（6）安裝時禁止錘擊打入螺栓以防止螺栓絲扣受損。

（7）使用時定期檢測的電動扳手，保證扭矩的準確度，并按正確的扭緊順序操作。

主要安全技術(shù)措施

（1）使用活動扳手的扳口尺寸應于螺母的尺寸相符，不應使用小扳手上加套管。高空中作業(yè)應使用死扳手，如用活扳手時用用繩子拴牢，人要系好安全帶。

（2）組裝鋼構(gòu)件連接螺栓時，嚴禁用手插連接面或探摸螺孔，取放墊鐵板時，手指應放在墊鐵板的兩側(cè)。

《高強度螺栓連接設(shè)計與施工》共分10章，分別是：高強度螺栓連接及其分類、高強度螺栓預拉力值確定及緊固原理、受剪作用的摩擦型連接接頭、受拉剪組合作用的摩擦型連接接頭、承壓型高強度螺栓連接、摩擦—承壓型受剪連接接頭變形準則、高強度螺栓受拉連接接頭、高強度螺栓與焊縫并用連接、高強度螺栓連接施工、高強度螺栓連接施工質(zhì)量檢驗與驗收。

第1章高強度螺栓連接及其分類

1.1高強度螺栓連接機理及其特點

1.2高強度螺栓連接分類

1.3高強度螺栓連接副及其分類

第2章高強度螺栓預拉力值確定及其緊固原理

2.1高強度螺栓預拉力（緊固軸力）的確定

2.2大六角頭高強度螺栓扭矩緊固原理

2.3大六角頭高強度螺栓螺母轉(zhuǎn)角法緊固原理

2.4扭剪型高強度螺栓緊固原理

第3章受剪作用的摩擦型連接接頭

3.1連接板摩擦面處理及抗滑移系數(shù)

3.2涂層摩擦面抗滑移系數(shù)

3.3螺栓孔距對抗滑移系數(shù)的影響

3.4螺栓孔型系數(shù)

3.5連接接頭設(shè)計

第4章受拉剪組合作用的摩擦型連接接頭

4.1試驗情況

4.2雙剪摩擦面接頭抗滑移試驗

4.3單剪摩擦面接頭抗滑移試驗

4.4拉剪組合作用下連接接頭抗滑移試驗

4.5連接接頭設(shè)計建議

第5章承壓型高強度螺栓連接

5.1高強度螺栓的剪切強度

5.2連接鋼板的承壓強度

5.3帶孔板的受力性能

5.4承壓型連接接頭承載力

第6章摩擦—承壓型受剪連接接頭變形準則

6.1變形準則的基本原理及國內(nèi)外研究概況

6.2試驗研究

6.3多栓接頭中螺栓不同時承壓問題的理論分析

6.4多栓接頭承壓力的理論分析和計算

6.5變形準則在連接設(shè)計中的應用

6.6結(jié)論

第7章高強度螺栓受拉連接接頭

7.1高強度螺栓受拉連接的工作機理

7.2T形受拉件中高強度螺栓撬力（杠桿力）計算

7.3T形受拉連接接頭設(shè)計

7.4外伸式端板連接接頭設(shè)計

7.5軸向拉力作用下鋼管法蘭連接

第8章高強度螺栓與焊縫并用連接

8.1試驗概況

8.2有限元分析及其與試驗結(jié)果的比較

8.3栓焊并用連接節(jié)點承載力設(shè)計公式分析

8.4設(shè)計建議

第9章高強度螺栓連接施工

9.1連接件加工與制孔

9.2高強度螺栓連接安裝

9.3大六角頭高強度螺栓連接副扭矩法緊固

9.4扭剪型高強度螺栓連接副緊固

9.5高強度螺栓連接副轉(zhuǎn)角法緊固

9.6高強度螺栓連接副儲運與保管

9.7高強度螺栓連接副轉(zhuǎn)角法緊固試驗研究

第10章高強度螺栓連接施工質(zhì)量檢驗與驗收

10.1高強度大六角頭螺栓連接副進場檢驗

10.2扭剪型高強度螺栓連接副進場檢驗

10.3摩擦面抗滑移系數(shù)檢驗

10.4緊固質(zhì)量檢驗

10.5施工質(zhì)量驗收

附錄T形受拉連接接頭撬力（杠桿力）速算圖表

附1高強度螺栓連接副（10.9S） Q235連接板材

附2高強度螺栓連接副（8.8S） Q235連接板材

附3高強度螺栓連接副（10.9S） Q345連接板材

附4高強度螺栓連接副（8.8S） Q345連接板材

附5高強度螺栓連接副（10.9S） Q390連接板材

附6高強度螺栓連接副（8.8S） Q390連接板材

附7高強度螺栓連接副（10.9S） Q420連接板材

附8高強度螺栓連接副（8.8S） Q420連接板材

參考文獻