1、5高强螺栓安装要求及法兰贴合面的工艺要求第五章 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
2、精密配合的机械零件时，即可采用剪切联接设计（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(a) 高强度螺栓，螺母，垫圈的机械性能种别材质抗拉强度Mpa（N/mm）屈服强度Mpa（N/mm）延伸率收缩率硬度HRC螺栓4580
3、0-1000640124524-3140B1100-1300990104234-4020MnTiB1100-1300990104234-40螺母35,45,15MnVBHB220-270垫圈4536-45（b）高强度螺栓的抗拉载荷材质M12(M14)M16(M18)M20M22M24M27M30抗 拉 载 荷 单位：KN4572899812113316516320220825725831830037136745944956140B9311012715017320421125027031933339438845950559761772920MnTiB93110127150173204211250
4、270319333394388459505597617729 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：KM/(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Ascm螺栓规格Ascm螺栓规格Ascm螺栓规格AscmM161.75M202.45M243.53M305.61M181.92M223.03M274.59M368.17 屈服极限s 如用中国国标GB12291230时， s如下： 8.8级螺栓s s6
5、4006600Kg/cm 10.9级螺栓s s94009900Kg/cm 预紧螺栓时所施加预紧力控制在（0.60.7s）范围，设Fo为预紧力：Fo（0.60.7）sAs;预紧力矩：MoKFod（Kgm）;公式中Fo预紧力（kg）、d直径（m）、K扭矩系数，一般K0.120.17，平均取K0.145;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。1个摩擦面 n=12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88级 Fi(Kg)10.9级 Fi(Kg)M1625203500
6、M1830104550M2038505600M2247257000M2454258400M27717510500M30875012600M361281018550 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)M167200161000023M188600221300034M2011000321600046.4M2213500432000064M2415500712400084M27205008030000118M302500010836000156M363660019153000276说明
7、：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MoK/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外，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0.8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： 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第三卷：表21482151页；
8、表2127；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。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，Fi8400则：根据等强度联接要求得：Fi*n*m=s*b=2300210046000084002m16800m （A3钢屈服强度s2300kg/cm）所以m=460000/16800=2
9、7.38 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与验收。2、引用标准： AISC（Ninth Edition） Allowable Stress DesignSpecification 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/T122891 钢结构用高强度大六角头螺栓 GB/T1
10、22991 钢结构用高强度大六角螺母 GB/T123091 钢结构用高强度垫圈 GB/T123191 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 8291 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
11、栓连接副组合（GB/T123191）螺栓 1螺母垫圈10.9S10HHRC35458.8S8HHRC3545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1和2，光的 (无涂层的)A563 DH和DH3或A194 2H；光的3，光的A563 DH31和2，光的A563 C，C3，D，DH和D3或A194 2和2H；光的1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
12、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
13、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40m。5.4 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。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。26.3 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
14、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。36.3.
15、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： 式中： 三副试样中的最大扭矩； 三副试样中的最小扭矩； 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： 当天的施工扭矩； 三副合格试样的扭矩。如超过平均值的
16、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
17、，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，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
18、,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。26.5.4 初拧后检查节点，确认其已达到紧密贴合状态（间隙6301000100016001600250025004000(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GTD03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
19、两配对，并用工艺螺栓（GB578286，8.8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。 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
20、间温度，焊后应对焊缝加热保温（温度为 250C300C，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
21、度超差（允许值0.25mm），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2535m，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40m。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。 图 三
