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第20页共20页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，即可采用剪切联接设计（校制联接）。如钢结构所用构件的联接开孔很多， 而较孔精密加工很困难时，则一般不用钱制联接，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/mm2)屈服强度Mpa(N/mm2)延伸率 %收缩率 %硬度HRC螺栓45800-1000640124524-3140B1100-1300990104234-4020MnTiB1100-1300990104234-4035,45,15MnVBHB220-270垫圈4536-45(b)高强度螺栓的抗拉载荷M12(M14)M16(M18)M20M22M24M27M30材质抗拉载荷单位：KN4572981331632082583003674498912116520225731837145956140B9312717321127033338850561711015020425031939445959772920Mn93127173211270333388505617TiB110150204250319394459597729三、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os如用中国国标 GB12291230时，(TS如下：8.8级螺栓(TS(rs= 64006600Kg/cm210.9级螺栓(TS(rs=94009900Kg/cm2 预紧螺栓时所施加预紧力控制在(0.60.7b s)范围，设Fo 为预紧力：Fo= (0.60.7) x (rsxAs;预紧力矩：Mo = KXFoXd (Kgm);公式中Fo一预紧力(kg)、d直径(m)、K 扭矩系数，一般K = 0.120.17,平士取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二N1个摩擦面n=1N h N1p2个摩擦面n=2 各种规格高强度螺栓，单个螺栓，一个摩擦面，具表面喷砂十 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)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)M167200161000023M188600221300034M2011000321600046.4M2213500432000064M2415500712400084M27205008030000118M302500010836000156M363660019153000276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 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：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21 4821 51页；表21 2 7;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 A 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。N -1 肩 N.pi-气解：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 = 8400则：根据等强度联接要求得：Fi*n*m= g s* 8kb=2300 x 2 x 100= 460000=8400x 2m=16800m（A3 钢屈服强度 os= 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与验收。2、引用标准: AISC (Ninth Edition )Allowable Stress DesignSpecification for Structural Joints Using ASTMA325 or A490Bolts美国钢结构协会（第九版）用ASTM A32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。垫圈10.9S10HHRC3 5 458.8S8HHRC3 5 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 DH缄 A194 2H;光 的ASTMF4363,光的A563 DH3A325 型1和2,光的A563C, C3, D, D用口 D3或 A1942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：14.1 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。4.3 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40 w m。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。5.5 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。36.3.5 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：6301000100016001600250025004000匚（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（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。初床平台法主板 定位块二图一4 .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GTD 19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2509300P,时间不小于2小时），以确保焊缝无缺陷，避免 返修。一4.5 焊接时还须严格按通用工艺规程 GTC-08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w 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区 粗糙度为2535 pm,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