5高强螺栓安装要求及法兰贴合面的工艺要求解析.docx

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1、第五章高强度螺栓的安装技术要求及法兰贴合面的工艺要求一、概论高强度螺栓摩擦联接广泛应用于机械、桥梁、建筑、高速立交钢 梁等钢结构。在起重运输机械中也大量使用高强度螺栓摩擦联接，如 门式起重机的转盘和转柱联接、装卸桥海陆侧门框的联接、集装箱轮 胎式起重机的支腿和鞍梁的联接、装船机旋转架之间的联接等。本章就高强度螺栓摩擦联接的技术条件、安装要求、除锈及运输 等诸方面制订出一些“标准”，供公司工艺和施工使用。二块以上的板件用螺栓、螺母联结，当外力W沿垂直螺栓轴线 方向作用，而板间结合强度受接触面的摩擦力支配时，称为“摩擦联 接”。当能预期到螺栓孔与螺栓光杆部分精密配合的机械零件时，即可 采用剪切联接

2、设计（铰制联接）。如钢结构所用构件的联接开孔很多， 而铰孔精密加工很困难时，则一般不用铰制联接，而用本章介绍的高 强度螺栓摩擦联接。高强度螺栓的联接强度是由摩擦面的摩擦力提供的，所以为了产 生必须的摩擦力，需要细心注意摩擦面的状态和螺栓、螺母的紧固。而且在联接中为了得到足够的强度，需要采用淬火回火处理的中碳钢或合金钢制造的螺栓和具有与螺栓相应强度的螺母，并为了使旋紧扭矩稳定须用硬化的表面光滑的垫圈。二、高强螺栓的材料及机械性能种别材质抗拉强度Mpa（N/mm2）屈服强度Mpa（N/mm2）延伸率%收缩率%硬度HRC螺栓45800-1000640124524-3140B1100-13009901

3、04234-4020MnTiB1100-1300990104234-40螺母35,45,15MnVBHB220-270垫圈4536-45（a）高强度螺栓，螺母，垫圈的机械性能圈（b）高强度螺栓的抗拉载荷材质M12(M14)M16(M18)M20M22M24M27M30抗拉载荷单位：KN4572899812113316516320220825725831830037136745944956140B9311012715017320421125027031933339438845950559761772920MnTiB93110127150173204211250270319333394388459

4、505597617729三、联接副扭矩系数值及设计资料(a)联结副扭矩系数值K：联接副的扭矩系数值公式如下：K=M/(D*Fo)式中，K :扭矩系数(查螺栓测试报告)M :施行拧扭矩(kg.m)D :螺栓外经公称直径尺寸(m)Fo：螺栓预拉力(Kg)(b)设计资料螺栓有效截面积As螺栓规格As cm2螺栓规格As cm2螺栓规格Ascm2螺栓规格As cm2M161.75M202.45M243.53M305.61M181.92M223.03M274.59M368.17屈服极限。s如用中国国标GB12291230时，。s如下：8.8 级螺栓O s 。s = 64006600Kg/cm210.9

5、级螺栓O s O s = 94009900Kg/cm2预紧螺栓时所施加预紧力控制在(0.60.7O s)范围，设Fo 为预紧力：Fo=(0.60.7)Xo sXAs;预紧力矩：Mo = KXFoXd (Kgm);公式中Fo预紧力(kg)、d一直径(m)、K一扭矩系数， 一般K=0.120.17，平均取K=0.145;螺栓出厂时均有报告说明。 摩擦面数n，通常是一个和二个，提倡使用二个摩擦面，二个摩擦面传力平顺。N =方= N|_| |_|1个摩擦面n=1N| | |N!II!2个摩擦面n=2各种规格高强度螺栓，单个螺栓，一个摩擦面，其表面喷砂+一度环氧富锌底漆，连接的摩擦力列表如下：螺栓规格8

6、. 8 级 Fi(Kg)10.9 级 Fi(Kg)M1625203500M1830104550M2038505600M2247257000M2454258400M27717510500M30875012600M361281018550 各规格螺栓预紧力Fo和预紧力矩Mo如下:规格8.8级Fo (Kg)Mo(K=0.145) (Kgm)10.9 级Fo (Kg)Mo(K=0.145) (Kgm)M167200161000023M188600221300034M2011000321600046.4M2213500432000064M2415500712400084M2720500803000011

7、8M302500010836000156M363660019153000276说明：a. 上述的扭矩值，如果明确了螺栓的扭矩系数K值，应将实际K值代入公式计算或将表内的Mo X K/0.145b. 起摩擦传递作用的连接件（工作时螺栓不受剪切力）的场合， 应将表内扭矩值用足。c. 若传力方向与螺栓拉力方向一致情况（工作时螺栓除预紧力夕卜，还受附加力时）预紧要求不是很高情况下可将上述预紧力矩值X0.8使用，但这些场合一般没有用高强度螺栓，（如电机地脚 螺栓、减速器地脚螺栓、支座螺栓）一些受拉压力的法兰螺栓， 如图所示：N ：ON如果（这种情况）受纯拉力N，N很大时，则施加预紧力时， 要非常慎重，要

8、找有关资料进行详细的计算（根据联接件的 刚性系数和预紧系数计算。见机械工业出版社出版的 机械设计手册第三卷：表21482151页；表21 27；表21.2-10;表 21.2-11;表 21.2-12;表 21.2-13 计算）d. 如果选用进口高强度螺栓，则预紧力和预紧力矩应按相应 进口螺栓规范值办理，上述表内数值供参考。计算举例：如A3结构件，被联接板8 = 20，宽度b=1000mm,表面喷砂+一度 环氧富锌漆,双摩擦面联接，使用10.9级M24高强度螺栓联接，求 一端所需的螺栓数m。匕|NI I解：由上述表查得一个M24的10.9级螺栓，单个摩擦面时传递的摩擦力 Fi，Fi = 840

9、0则上根据等强度联接要求得：Fi*n*m=o s*8*b=2300X2X 100=460000=8400X2m=16800m（A3 钢屈服强度O s = 2300kg/cm2）所以m=460000/16800=27.38 完整取28个螺栓。如果结构上只能设二排，则每排为14个螺栓。设计时，应根据构件重要程度、危险性，所需螺栓数可增加1020%。四、高强螺栓的安装要求1、本“标准”适用于港口机械钢结构中高强度大六角头螺栓的施工第五章高强度螺栓的安装技术要求及法兰贴合面的工艺要求第7页共20页与验收。2、引用标准： AISC (Ninth Edition)Allowable Stress Desi

10、gnSpecification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts美国钢结构协会(第九版)用ASTM A325或A490螺栓的结构接头许用应力设计规范 GB/T1228-91钢结构用高强度大六角头螺栓 GB/T1229-91钢结构用高强度大六角螺母 GB/T1230-91钢结构用高强度垫圈 GB/T1231-91钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、 垫圈技术条件 JGJ 82-91钢结构用高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程3、螺栓的储运保管及使用要求：3.1高强度大六角头螺栓连接副由一个大六角头螺栓、一个螺母和两 个垫圈

11、组成，使用组合应按表1和表2的规定。高强度螺栓连接副应 在同批内配套使用。3.2高强度螺栓连接副，应由制造厂按批配套供货，并必须有出厂 质量保证书。对于M24的螺栓副，表面可经达克罗处理。3.3高强度螺栓连接副在运输、保管过程中，应轻装、轻卸，防止损伤螺纹。表1高强度大六角头螺栓连接副组合(GB/T1231 91)螺栓1螺母垫圈10.9S10HHRC35-458.8S8HHRC35-45表2高强度大六角头螺栓连接副组合(AISC)螺栓型号1螺母规范、等级和表面光洁度垫圈规范A490 型1和2,光的(无涂 层的)A563 DH 和 DH3 或 A194 2H；光 的ASTMF4363，光的A56

12、3 DH3A325 型1和2,光的A563 C，C3, D，DH 和 D3 或 A194 2和2H；光的ASTMF4361和2，镀锌的A563 DH 或 A194 2H；镀锌的3，光的A563 C3 和 DH33.4高强度螺栓连接副应按包装箱上注明的批号、规格分类保管，室内存放，堆放不宜过高，包装需有密封要求，防止生锈和沾染脏物。高强度螺栓连接副在安装使用前严禁任意开箱。3.5工地安装时，应按当天高强度螺栓连接副需要使用的数量领取。当天安装剩余的螺栓副必须妥善保管，不得乱扔、乱放。在安装过程 中，不得碰伤螺纹及沾染脏物。4、螺栓孔的检查：4.1螺栓孔径应符合设计要求，孔径和孔距的允许偏差应符合

13、标准1 从抗拉强度来讲，美国标准的A325型与国标的8.8S相当，A490型与10.9S相当。规定。4.2孔要钻成正圆柱体，孔壁与构件表面垂直，孔边毛刺必须彻底 去掉。5、结合面的准备：5.1所有结合面，包括螺栓头和螺母旁边的表面，无氧化皮（除紧密 的轧制氧化皮之外）、无污物或其它杂质。5.2经处理后的结合面应采取保护措施，防止被油污、油漆等污染。 严禁在高强度螺栓连接处结合面上作任何标记。5.3高强度螺栓连接结合面（包括法兰与法兰、法兰与垫片的结合 面）禁止涂硅胶等密封胶，结合面的处理为：喷砂+涂富锌底漆，漆 膜厚度不超过40Mmo5.4待高强螺栓联结检验合格后，再按产品要求对节点进行油漆。

14、6、高强度螺栓的安装6.1确认设计图或施工图中所用高强度螺栓的预拉力。6.2工具的选用6.2.1初拧初拧选用气动扳手，保证初拧扭矩值在许可的范围内即可。6.2.2终拧终拧采用液压扭矩扳手或人力扭矩扳手。6.3校准液压扳手或人力扭矩扳手，确定施工扭矩。6.3.1安装新螺栓用的液压扳手必须每天校准，校准条件与安装条件 相同。如果扳手的压力、导管长度、导管直径或扳手润滑条件不变， 则扳手的校准是有效的。但在任何情况下，校准有效期最长为一天。6.3.2选择三副尺寸和等级与安装时相同的螺栓、螺母、垫圈作为 试样，核查螺母在全部螺纹上能否顺利旋转。6.3.3先取一副试样在SkidmoreWilhelm螺栓

15、拉力校准仪上进行试 验。把一只螺栓放入Skidmore上，将螺栓头置于Skidmore后面，并 把淬硬垫圈置于螺母下。如有必要，可把垫圈垫起使螺母外有二到三 牙螺纹，垫圈应靠近螺母放置。6.3.4用将在施工中使用的液压扭矩扳手紧固螺栓至紧密贴合状态， 由Skidmore表盘上对应的强度等级拉力读数，根据这个拉力读数来 确定螺栓的拧紧扭矩。6.3.5在螺栓、螺母、垫圈及Skidmore装置的面板上作好配对标记。6.3.6转动螺母紧固螺栓，一直到Skidmore表盘上的拉力读数为设 计预拉力为止，并记录从第6.3.4开始的转角-自紧密贴合状态开 始的螺母转动量。6.3.7卸下螺栓副，并用其它两副试

16、样重复上述试验。6.3.8如果试验所测定的最大扭矩与最小扭矩的差值不超过此三次 试验所得扭矩平均值的40%，即：maxmin V 40%T - ave.式中： T 三副试样中的最大扭矩；Tmin 三副试样中的最小扭矩；T 三副试样的平均扭矩。那么，当天的施工扭矩须为第6.3.6条中三副试样所确定的扭矩的平 均值增加5%，即当天的施工扭矩为：式中：T一当天的施工扭矩；,T ,T一三副合格试样的扭矩。如超过平均值的40%，则另外测试两个试样，然后去掉五个试样中 最高及最低的两个扭矩值，重新计算扭矩平均值及最大扭矩与最小扭 矩的差值4，然后确定施工扭矩。6.3.9对试样编号放置，待节点的螺栓联接检验

17、合格后，扔掉所有试样，不得再用。6.3.10如不采用液压扳手终拧，而采用人力扭矩扳手终拧。则人力扭矩扳手在使用前须在扭矩标定仪上标定后再使用。标定有效期最长 为一天。6.4装配6.4.1先用引销通过螺栓孔调整结构件中心位置。注意在打入引销时，不允许出现螺栓孔变形。6.4.2结构件中心位置调整完毕，安装高强螺栓。注意：垫圈安装时有倒角的一侧应朝向螺栓和螺母带圆台面的一侧。6.4.3遇有螺栓不能自由穿入栓孔时，要用铰刀进行修孔后，再穿入高 强度螺栓，为防止螺纹损坏，不得硬行打入高强度螺栓。6.4.4修孔时，要将周围螺栓适当拧紧，等板层密贴后再行修孔，以防 铁屑进入板缝，修孔后要用砂轮机清除孔边毛刺

18、，并清扫砂轮屑。6.4.5螺栓穿入方向以施工方便为准，但也应注意整齐美观，穿入方 向应尽可能一致。箱型断面要尽可能从里向外穿螺栓。6.4.6穿入高强度螺栓，用手扳充分紧固后，再卸下引销同时穿入相 应的高强度螺栓并紧固。6.4.7下雨时。A.中止紧固作业，但螺栓插入后，则必须用扳手进行 初拧。如摩擦面被雨打湿，则应尽可能在干后进行紧固。B.或者采用工艺螺栓代替产品螺栓。工艺螺栓的数量为全部螺栓孔的1/31/2，但在试车前必须用产品螺栓换上。6.5拧紧6.5.1确认施工状态与试验状态是否相似。6.5.2拧紧时的施工扭矩为按第6.3.8条所得出的扭矩值。6.5.3高强度螺栓的拧紧步骤分为初拧和终拧。

19、6.5.4初拧后检查节点，确认其已达到紧密贴合状态（间隙0.5），然后在螺栓、螺母、垫圈及节点板上作好划线配对标记。6.5.5为使螺栓群中所有螺栓都均匀受力，螺栓的初拧和终拧都应按 照“从里到外，从栓群中间向四周，对称紧固”的顺序进行。2 对于公称直径大于或等于27mm的高强度螺栓，如果用户或监造有特别 要求，其拧紧步骤可分为初拧、中拧和终拧。中拧采用扭力扳手，使用时必须校 正，其扭矩误差不得大于10%。3 a.对于公称直径大于或等于27mm的高强度螺栓，如果用户或监造有特 别要求，其拧紧步骤可分为初拧、中拧和终拧。初拧扭矩为施工扭矩的15%，中 拧扭矩为施工扭矩的75%，终拧扭矩等于施工扭矩

20、。b. 如果无特别要求，则高强度螺栓的拧紧步骤应为初拧、终拧。初拧扭 矩约为施工扭矩的50%左右，终拧扭矩等于施工扭矩。4 规范中并未规定扭矩偏差。经验表明，如果扭矩偏差范围太大，则螺栓 的紧固将是不可靠的。6.5.6高强度螺栓拧紧时，一般只允许在螺母上施加扭矩。6.5.7高强度螺栓的初拧、终拧应在同一天完成。6.5.8记录终拧转角-指自紧密贴合状态开始的螺母转动量。6.5.9每个节点终拧完成后应对最初拧紧的第一、二螺栓副以施工 扭矩重新拧紧。6.5.10高强度螺栓拧紧到规定的扭矩后，不得拆后再使用。6.5.11高强度螺栓终拧后螺栓头部应露出23牙，如图一所示。图一7、高强度螺栓连接副施工质量

21、的验收7.1检验扭矩为第6.3.8条中所确定的三副合格试样扭矩的平均值，即5 终拧转角即自紧密贴合状态开始的螺母转动量，应这样确定和记录：a. 在Skidmore装置上做试验时得出基准转角a，a为第6.3.8中三 副合格试样转角的平均值；b. a的公差为30。c. 超差的螺栓副编号作记录，合格的或不超差的则不作记录；d. 抽验时的转角记录也只把转角超差的螺栓副编号记录。式中：T一当天的检验扭矩；,T , T 一三副合格试样的扭矩。7.2每个节点扭矩抽验的螺栓连接副数为10%，但不少于二个螺栓 连接副，对其施以检验扭矩，如无松动，则节点螺栓连接合格；如发 现任一个螺栓松动，则须对节点的全部螺栓以

22、终拧扭矩重新紧固一遍 并记录转角，然后再抽验10%，重复前述步骤。7.3扭矩检查应在螺栓终拧1小时以后，24小时之内完成。8、高强度螺栓连接副施工质量应有下列检查验收记录：8.1当天扳手的校验记录；扭矩的测量值、施工值的记录；8.2初拧和终拧后贴合面间隙的记录；8.3终拧后转角的记录一-指自紧密贴合状态开始的螺母转动量；8.4 抽验记录。9、涂装9.1对于表面经达克罗处理的螺栓副，检验合格后如果达克罗涂层 有损坏，则须用由螺栓制造厂提供的功效相当于达克罗处理的涂料进 行修复。9.2对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强度螺栓拧紧 检查验收合格后，连接处板缝和螺栓副四周应及时用特殊密封胶封

23、 闭。9.3经检查合格后的高强度螺栓连接处，应按涂装工艺要求涂漆防 腐。五、大型联结法兰（岸桥钢结构件）贴合面的较高的工艺要求1. 总则：岸桥钢结构件的大型联接法兰一般有门框上下横梁与立柱之间 的联接法兰和海陆侧下横梁与行走支座联接的法兰，这些联接法兰除 承受正压力外，还承受由于惯性力所引起的剪切力，因此必须对联接 法兰贴合面的加工质量（包括下料、装配前的加工、装配、焊接、焊 后火焰矫正以及涂装各方面）加以控制，使贴合面间的摩擦力达到规 定的要求。2. 适用范围2.1梯形架与上横梁联接的法兰2.2行走支座法兰2.3下横梁与行走支座联接的法兰2.4门框联接法兰3. 制作3.1梯形架与上横梁联接的

24、法兰3.1.1法兰板用探伤板，下料时留45mm平面加工余量。3.1.2数控下料后，周边打磨去毛刺并矫平，其平整度误差在任 意1m长范围内，不得大于1mm。3.1.3 法兰的贴合面在装配前进行预加工，粗糙度为 一5 ， 厚度应达到图纸要求，其误差为1mm。加工后法兰贴合面的平面度 见表1。6 指螺栓的轴力完全达到许可值后如有拆下则不得再用；如轴力未达到许可值，则可继续使用。3.2行走支座法兰3.2.1 法兰板用探伤板，下料时留45mm平面加工余量。3.2.2 法兰贴合面待支座焊后整体加工，粗糙度为以5，厚度 应达到图纸要求，其误差为1mm。加工后法兰贴合面的平面度见表 1。3.3下横梁与行走支座

25、联接的法兰3.3.1法兰板用探伤板，下料时不留平面加工余量，数控下料后 用油压机矫平，要求在任意1m长范围内，其平整度误差不得大于 1mm。3.4门框联接法兰3.4.1联接法兰板选用探伤板，下料时均留45mm的平面加工 余量。3.4.2数控下料后，打磨去毛刺，火焰矫正其平整度，要求在任 意2m长的范围内，其平整度误差不得大于2mm （也可采用油压机矫 平，其平整度误差1mm/1m）。3.4.3联接法兰的贴合面在装配前均进行预加工，加工时只能四 周定位，并将法兰板下平面与机床平台之间的间隙垫实，而不能将法 兰板压紧于机床平台（见图一）粗糙度为 I，。加工后法兰的厚 度要求达到图纸尺寸，其误差为一

26、12mm。加工后法兰贴合面的平 面度见表1。表1法兰贴合面加工后的平面度要求单位：mm主参数 公差被测件长度L6301000100016001600250025004000口（平面度）0.120.150.200.253.5配钻孔前必须将法兰贴合面上的渣滓、毛刺等杂物清除干 净，然后两两组对配钻螺栓孔（门框法兰按通用工艺规定GTD-03 进行，其余法兰划线配钻），同时作好配对标记。3.6钻孔后，对法兰贴合面进行冲砂处理并喷涂底漆，然后按 钻孔时作好的标记两两配对，并用工艺螺栓（GB5782-86，8.8级） 联接好（贴合面上的杂物必须清除干净，所有螺栓孔均用螺栓联接）， 先用普通短扳手以全力将螺

27、栓拧紧使法兰板紧密贴合，再加上接长杆 使螺母再转动1/22/3圈（螺栓不得转动），使所有螺栓补充拉紧。机床平台法兰板 定位块图一4.装配及焊接4.1横梁及立柱等与法兰的连接焊缝接头的切割应尽可能使用自动 切割，并打磨光滑，保证切割边的直线度误差不超过2mm。4.2应严格按图二的要求制备接头的坡口角度和钝边，并在安装时保证根部间隙。4.3焊接时应注意对称施焊，以防法兰面发生焊接后的扭曲变 形。4.4焊接时必须严格按通用工艺规定GTD19中对FCM板 的要求控制焊前预热温度和层间温度，焊后应对焊缝加热保温（温度 为250。300。时间不小于2小时），以确保焊缝无缺陷，避免 返修。图二4.5焊接时还

28、须严格按通用工艺规程GTC08的要求对每 一焊道（除根部焊道和表面焊层）进行锤击以消除应力，此为减少法 兰板焊接角变形的关键。4.6门框联接法兰应在海陆侧门框拼装焊接结束48小时后，才 允许拆除工艺螺栓。5. 总装前的检查及总装时的注意事项5.1除门框联接法兰贴合面按5.2条检查外，其余法兰贴合面按 照上述要求制作后可直接进入装配。5.2对于门框联接法兰，在岸桥进入总装前一周或海陆侧门框 拼接完成1520天后，应对法兰贴合面进行平整度检查，检查时采 用直尺和塞尺，如平整度超差（允许值W0.25mm），则需火焰并辅以 外力加以矫正（见图三），火焰矫正后应重新进行表面处理。5.3螺栓的安装应严格执行高强螺栓安装要求。5.4在吊装后大梁安装海、陆侧上横梁与立柱的联接螺栓时， 必须在完成所有螺栓的初拧后浮吊才能松钩卸载。5.5所有法兰因吊装、运输等原因造成贴合面达不到要求时必 须进行修正，合格后才能装配。6. 涂装在机加工法兰贴合面后采用回收循环式冲砂机进行冲砂处理，达 到Sa 2。粗糙度为2535p m，预涂螺栓孔，待干燥后喷涂无机锌 底漆或环氧富锌底漆，视整机油漆的配套系统定。底漆的干膜厚度为 W40p m。7. 检验质检部门应对该部分的质量进行严格监控，并将3.4.3, 3.6, 5.2, 5.3, 6等条款纳入检验报告。三 图 EESZrilv