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1、第五章高强度螺栓的安装技术规定及法兰贴合面的工艺规定一、概论高强度螺栓摩擦联接广泛应用于机械、桥梁、建筑、高速立交钢梁等钢构造。在起重运送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、安装规定、除锈及运送等诸方面制定出某些“原则”，供企业工艺和施工使用。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，即可采用剪切联接设计（校制联接
2、）。如钢构造所用构件时联接开孔诸多,而钱孔精密加工很困难时，则一般不用钱制联接，而用本章简介的）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，所认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。并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对应强度的螺母，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(a)高强度螺栓，螺母，垫圈的机械性能种别材质抗拉强度Mpa(Nmm2)屈服强度Mpa(Nmm2)延伸率%收缩率%硬度HRC螺栓45800-1000640124524-3140B1100-
3、1300990104234-4020MnTiB1100-1300990104234-40螺母35,45,15MnVBHB220-270垫圈4536-45(b)高强度螺栓的抗拉载荷M12(Ml4)M16(Ml8)M20M22M24M27M30材质抗拉载荷单位：KN4572981331632082583003674498912116520225731837145956140B93127-173211-270333388505617-IlO15020425031939445959772920Mn93127173211-270-333388505617TiBIlO1502042503193944595
4、97729三、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（查螺栓测试汇报）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Ascm2螺栓规格Ascm2螺栓规格Ascm2螺栓规格Ascm2M161.75M202.45M243.53M305.61M181.92M223.03M274.59M368.17屈服极限。s如用中国国标GB12291230时，。S如下：8.8级螺栓ss=6400-6600Kgcm210.9级螺栓。s。s=9400-9900Kgcm
5、2预紧螺栓时所施加预紧力控制在（0.60.7。S）范围，设Fo为预紧力：Fo=（0.60.7）XosXAs;预紧力矩：Mo=KXFoXd（Kgm）;公式中Fo-预紧力（kg）、d一直径（m）、K扭矩系数,一般K=0.120.17,平均取K=O.145;螺栓出厂时均有汇报阐明。摩擦面数n,一般是一种和二个，倡导使用二个摩擦面，二个摩擦面传力平顺。N一一十1个摩擦面n=lTT2个摩擦面n=2多种规格高强度螺栓，单个螺栓，一种摩擦面，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8.8级Fi(Kg)10.9级Fi(Kg)M1625203500M1830104550M2038505600
6、M2247257000M2454258400M27717510500M30875012600M361281018550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)M167200161000023M188600221300034M2011000321600046.4M2213500432023064M2415500712400084M27205008030000118M302500010836000156M363660019153000276阐明:a.上述的扭矩值，假如明确了螺栓的扭矩系数K
7、值，应将实际K值代入公式计算或将表内的Mo义K/0.145b.起摩擦传递作用的连接件（工作时螺栓不受剪切力）的场所，应将表内扭矩值用足。c.若传力方向与螺栓拉力方向一致状况（工作时螺栓除预紧力外，还受附加力时）预紧规定不是很高状况下可将上述预紧力矩值X0.8使用，但这些场所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）某些受拉压力的法兰螺栓，如图所示：假如（这种状况）受纯拉力N,N很大时，则施加预紧力时,要非常谨慎，要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日勺VV机械设计手册第三卷：表21482151页；表2127；表21.2-1
8、0;表21.2-11;表21.2-12;表21.2-13计算）d.假如选用进口高强度螺栓，则预紧力和预紧力矩应按对应进口螺栓规范值办理，上述表内数值供参照。计算举例：如A3构造件，被联接板3=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。1.一:一j一解：由上述表查得一种M24的10.9级螺栓，单个摩擦面时传递时摩擦力Fi,Fi=8400则：根据等强度联接规定得：Fi*n*m=s*b=23002100=460000=84002m=16800m（A3钢屈月艮强度。s=2300kgcm2）因此m=460000l6800
9、=27.38完整取28个螺栓。假如构造上只能设二排，则每排为14个螺栓。设计时，应根据构件重要程度、危险性，所需螺栓数可增长1020%。四、高强螺栓的安装规定1、本“原则”合用于港口机械钢构造中高强度大六角头螺栓的施工与验收。2、引用原则： AISC(NinthEdition)AllowableStressDesignSpecificationforStructuralJointsUsingASTMA325orA490Bolts美国钢构造协会(第九版)用ASTMA325或A490螺栓的构造接头许用应力设计规范 GB/T1228-91钢构造用高强度大六角头螺栓 GB/T1229-91钢构造用高强
10、度大六角螺母 GB/T1230-91钢构造用高强度垫圈 GB/T1231-91钢构造用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件 JGJ82-91钢构造用高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程3、螺栓日勺储运保管及使用规定：3.1高强度大六角头螺栓连接副由一种大六角头螺栓、一种螺母和两个垫圈构成，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日勺螺栓副，表面可经达克罗处理。3.3 高强度螺栓连接副在运送、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/T123
11、191)螺栓,螺母垫圈10.9SIOHHRC35-458.8S8HHRC35-45表2高强度大六角头螺栓连接副组合(AISC)螺栓型号螺母规范、等级和表面光洁度垫圈规范A490型1和2,光的(无涂层的)A563DH和DH3或A1942H；光的ASTVF4363,光的A563DH3A325型1和2,光欧JA563C,C3,D,DH和D3或A1942和2H；光的IASTMF4361和2,镀锌的A563DH或A1942H；镀锌的3,光的A563C3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，室内寄存，堆放不适宜过高，包装需有密封规定，防止生锈和沾染脏物。高强度螺栓连接副在安
12、装使用前严禁任意开箱。3. 5工地安装时，应按当日高强度螺栓连接副需要使用的数量领取。当日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规定，孔径和孔距时容许偏差应符合原则1从抗拉强度来讲，美国原则BA325型与国标B8.8S相称，A490型与10.9S相称。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日勺表面，无氧化皮（除紧密的轧制氧化皮之外）、无污物或其他杂质。5.2 经处理后的结合面应采用保护措施，防止被油污、油漆等污染。
13、严禁在高强度螺栓连接处结合面上作任何标识。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）严禁涂硅胶等密封胶，结合面的处理为：喷砂+涂富锌底漆，漆膜厚度不超过40m。5.4 待高强螺栓联结检查合格后，再按产品规定对节点进行油漆。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工具日勺选用6.2.1初拧初拧选用气动板手，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似。假如扳手的压力、导管长度、
14、导管直径或扳手润滑条件不变，则扳手的!校准是有效的。但在任何状况下，校准有效期最长为一天。7. 3.2选择三副尺寸和等级与安装时相似的螺栓、螺母、垫圈作为试样，核查螺母在所有螺纹上能否顺利旋转。8. 3.3先取一副试样在SkidmoreWilhelm螺栓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背面，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。9. 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日勺拧紧扭矩。10. 3.
15、5在螺栓、螺母、垫圈及Skidmore装置的面板上作好配对标识。11. 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，并记录从第开始的转角-自紧密贴合状态开始的螺母转动量。12. 3.7卸下螺栓副，并用其他两副试样反复上述试验。13. 3.8假如试验所测定日勺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:式中：TmL三副试样中的最大扭矩；北皿一三副试样中的最小扭矩；TaL三副试样的平均扭矩。那么，当日的施工扭矩须为第条中三副试样所确定的扭矩的平均值增长5%,即当日的施工扭矩为：7J+7；+7：7T=-j-X105%式中：7；一当日的施工扭
16、矩；,T29T-三副合格试样的扭矩。如超过平均值的40%,则此外测试两个试样，然后去掉五个试样中最高及最低E向两个扭矩值，重新计算扭矩平均值及最大扭矩与最小扭矩的差值，然后确定施工扭矩。14. 3.9对试样编号放置，待节点的螺栓联接检查合格后，扔掉所有试样，不得再用。15. 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构造件中心位置。注意在打入引销时，不容许出现螺栓孔变形。6.4. 2构造件中心位置调整完毕，安装高强螺栓。注意：垫圈安装时有倒角时一侧应朝向螺栓和螺母带
17、圆台面的一侧。1.1 .3遇有螺栓不能自由穿入栓孔时，要用钱刀进行修孔后，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，要将周围螺栓合适拧紧，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，并打扫砂轮屑。6.4.5螺栓穿入方向以施工以便为准，但也应注意整洁美观，穿入方向应尽量一致。箱型断面要尽量从里向外穿螺栓。6.4.6穿入高强度螺栓，用手扳充足紧固后，再卸下引销同步穿入对应时高强度螺栓并紧固。6.4.7下雨时。A.中断紧固作业，但螺栓插入后，则必须用扳手进行初拧。如摩擦面被雨打湿，则应尽量在干后进行紧固。B.或者采用工艺螺栓替代产品螺栓。
18、工艺螺栓的数量为所有螺栓孔的1312,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与否相似。6.5.2拧紧时的施工扭矩为按第条所得出的扭矩值。6.5.3高强度螺栓日勺拧紧环节分为初拧和终拧。6.5.4初拧后检查节点，确认其已到达紧密贴合状态（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识。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，从栓群中间向四面，对称紧固”的次序进行。2 对于公称直径不小于或等于27mm0高强度螺栓，假如顾客或监造有尤其规定，其拧紧环节可分为初拧、中拧和终拧。中拧采用扭力扳手，使用时必须校正，其扭
19、矩误差不得不小于土10%。3 a.对于公称直径不小于或等于27mm0高强度螺栓，假如顾客或监造有尤其规定，其拧紧环节可分为初拧、中拧和终拧。初拧扭矩为施工扭矩B15%,中拧扭矩为施工扭矩的75%,终拧扭矩等于施工扭矩。b.假如无尤其规定，则高强度螺栓的拧紧环节应为初拧、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，假如扭矩偏差范围太大，则螺栓的紧固将是不可靠的。6.5.6高强度螺栓拧紧时，一般只容许在螺母上施加扭矩。6.5.7高强度螺栓的初拧、终拧应在同一天完毕。6.5.8记录终拧转角一一指自紧密贴合状态开始的螺母转动量。6.5.9每个节点
20、终拧完毕后应对最初拧紧的I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。7、高强度螺栓连接副施工质量的验收7. 1检查扭矩为第条中所确定的三副合格试样扭矩的平均值，即TC=35终拧转角即自紧密贴合状态开始B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为第6.3.8中三副合格试样转角的平均值；b.a/、J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：7；当日的检查扭矩；2,-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
21、10%,但不少于二个螺栓连接副，对其施以检查扭矩，如无松动，则节点螺栓连接合格；如发现任一种螺栓松动，则须对节点时所有螺栓以终拧扭矩重新紧固一遍并记录转角，然后再抽验10%,反复前述环节。7. 3扭矩检查应在螺栓终拧1小时后来，24小时之内完毕。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 当日扳手的校验记录；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8.1 对于表面经达克罗处理日勺螺栓副，检查合格后假如达克罗涂层有损坏，则须用由螺栓制造厂提供的功能相称于达克罗处理的涂
22、料进行修复。8.2 对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢构造，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面应及时用特殊密封胶封闭。9. 3经检查合格后的高强度螺栓连接处，应按涂装工艺规定涂漆防腐。五、大型联结法兰（岸桥钢构造件）贴合面日勺较高日勺工艺规定1 .总则：岸桥钢构造件的!大型联接法兰一般有门框上下横梁与立柱之间时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到达规定日勺规定。2 .合用范围2.1
23、 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，周围打磨去毛刺并矫平，其平整度误差在任意Im长范围内，不得不小于1mm。3.1.3 法兰的贴合面在装配前进行预加工，粗糙度为W,厚度应到达图纸规定，其误差为lmm。加工后法兰贴合面的平面度见表Io6指螺栓的轴力完全到达许可值后如有拆下则不得再用；如轴力未到达许可值，则可继续使用。1.2 行走支座法兰1.2.1 法兰板用探伤板，下料时留45mm平面加工余量。1.2.2 法兰贴
24、合面待支座焊后整体加工，粗糙度为3,厚度应到达图纸规定，其误差为lmm。加工后法兰贴合面的平面度见表Io1.3 下横梁与行走支座联接的法兰1.3.1 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，规定在任意Im长范围内，其平整度误差不得不小于Immo1.4 门框联接法兰1.4.1 联接法兰板选用探伤板，下料时均留45mm的平面加工余量。1.4.2 数控下料后，打磨去毛刺，火焰矫正其平整度，规定在任意2m长的范围内，其平整度误差不得不小于2mm（也可采用油压机矫平，其平整度误差Imm/1m）。1.4.3 联接法兰的贴合面在装配前均进行预加工，加工时只能四面定位，并将法兰板下平面
25、与机床平台之间日勺间隙垫实，而不能将法兰板压紧于机床平台（见图一），粗糙度为M。加工后法兰的厚度规定到达图纸尺寸，其误差为一l2mm0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规定mm单位:被测件长度L公差630-10001000-16001600-25002500-4000口（平面度）0.120.150.200.251.5 配钻孔前必须将法兰贴合面上的渣滓、毛刺等杂物清除洁净,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，其他法兰划线配钻），同步作好配对标识。1.6 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识两两配对，并用工艺螺栓（
26、GB5782-86,8.8级）联接好（贴合面上的杂物必须清除洁净，所有螺栓孔均用螺栓联接）,先用一般短扳手以全力将螺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。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量使用自动切割，并打磨光滑，保证切割边日勺直线度误差不超过2mm。4.2 应严格按图二的规定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日勺扭曲变形。4.4 焊接时必须严格按通用工艺规定GTD-19中对FCM板的规定控制焊前预热温度和层间温度，焊后应对焊缝加热保
27、温（温度为250。C300。时间不不不小于2小时），以保证焊缝无缺陷，防止返修。4.5 焊接时还须严格按通用工艺规程GTC08的规定对每一焊道（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，才容许拆除工艺螺栓。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，其他法兰贴合面按照上述规定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毕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（容许值025mm）,则需火焰
28、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规定。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，必须在完毕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、运送等原因导致贴合面达不到规定时必须进行修正，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，到达Sa2o粗糙度为2535Rm,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W40mo7 .检查质检部门应对该部分日勺质量进行严格监控，并将，3.6,5.2,5.3,6等条款纳入检查汇报。千斤顶EElnCXJov
