淺談起重機械高強螺栓使用應(yīng)注意的問題

侯仰明

摘要：通過對高強螺栓的特點，安裝及使用過程中應(yīng)注意的問題進行了分析總結(jié)，對起重機械的安全及正常使用具有很大的促進作用。

關(guān)鍵詞：起重機械高強螺栓安裝使用

1引言

高強螺栓是自20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種新的連接形式，它具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞以及在動力載荷作用下不致松動等優(yōu)點，在起重機械中使用非常廣泛。如何加強高強螺栓正確、可靠、有效使用，確保機械安全，本文對高強螺栓的特點，使用中應(yīng)注意的問題進行了分析總結(jié)。

2高強螺栓的特點及與普通螺栓的區(qū)別

2.1從制作材料上看：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、35礬硼鋼等材料。普通螺栓常用Q235鋼制造。

2.2從強度等級上看：高強螺栓常用8.8s、10.9s、12.9S三個強度等級，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。

2.3從受力特點來看，高強度螺栓施加預(yù)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(yù)拉力很小，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(yù)拉力，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(yù)拉力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類都直接影響高強螺栓的承載力。

2.4高強螺栓根據(jù)受力特點分為摩擦型連接、張拉型連接和承壓性連接三種類型。高強螺栓最小規(guī)格為M12，常用M16~M30，超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計中一般不使用。

3高強螺栓進貨驗收及存放

3.1高強螺栓、螺母、墊圈均應(yīng)附有質(zhì)量證明書，并應(yīng)符合設(shè)計要求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.2高強螺栓入庫應(yīng)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，包括任何的缺陷如氣孔、夾渣、螺桿頭與螺桿結(jié)合部的R角等，都不得使用。螺栓、螺母、墊圈有銹蝕，應(yīng)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。

4 高強螺栓的安裝及使用注意事項

4.1安裝使用主要工器具：電動扭矩扳手、手動扭矩扳手、手工扳手、鋼絲刷等。

4.2安裝工藝流程：作業(yè)準(zhǔn)備→選擇螺栓并配套→接頭組裝→安裝臨時螺栓→安裝高強螺栓→高強螺栓緊固→檢查驗收。

4.3安裝時高強螺栓應(yīng)自由穿入孔內(nèi)，不得強行進行敲打。

4.4當(dāng)連接孔不易直接穿入時，可先穿入臨時普通螺栓進行固定，高強螺栓穿入方向宜一致，穿入高強螺栓用扳手緊固后，再卸下臨時螺栓，以高強螺栓替換。不得在雨天安裝高強螺栓，且摩擦面應(yīng)處于干燥狀態(tài)。

4.5高強螺栓的緊固：必須分兩次進行，第一次為初擰，初擰緊固到螺栓標(biāo)準(zhǔn)軸力（即設(shè)計預(yù)拉力）的60%～80%，初擰的扭矩值不得小于終擰扭矩值的30%。第二次緊固為終擰。為使螺栓群中所有螺栓均勻受力，初擰、終擰都必須按照一定順序進行。在起重機械安裝中，說明書有明確規(guī)定的必須按照說明書規(guī)定的順序進行。說明書中沒有明確規(guī)定的按下述原則進行。

a)一般接頭：應(yīng)從螺栓群中間順序向外側(cè)進行緊固；

b)從接頭剛度大的地方向不受約束的自由端進行；

c)從螺栓群中心向四周擴散的方式進行。

4.6初擰扳手應(yīng)是可以控制扭矩的，初擰完畢的螺栓，應(yīng)做好標(biāo)記以供確認(rèn)。為防止漏擰，當(dāng)天安裝的高強螺栓，當(dāng)天應(yīng)終擰完畢。終擰應(yīng)采用專用的電動扳手，如個別作業(yè)有困難的地方，也可以采用手動扭矩扳手進行，終擰扭矩須按設(shè)計要求進行。

4.7螺栓連接應(yīng)按規(guī)定的力矩擰緊，在安裝過程中，一定要使用扭力板手。嚴(yán)格按規(guī)定的力矩擰緊，不得過緊或過松。過緊，將形成螺栓長期處于或接近屈服強度的情況下工作，使螺栓很快疲勞而產(chǎn)生裂紋，造成斷裂。過松，在塔機工作中，由于螺栓所承受的力是拉伸、扭轉(zhuǎn)、剪切等，特別是松動過大時，螺栓與連接件之間相對運動，螺栓頭部承受反復(fù)的沖擊載荷，造成螺栓的損壞而產(chǎn)生斷裂。

4.8每個螺栓的預(yù)緊力要保持基本一致，當(dāng)同一連接處的一組連接副預(yù)緊力相差過大時，各連接副的螺栓所承受的拉力就相差很大，預(yù)緊力大的螺栓長期處于重載荷下，容易產(chǎn)生疲勞斷裂。因為單個螺栓工作中所承受的載荷，等于螺栓緊固時的預(yù)緊力加工作載荷，當(dāng)此兩力相加接近或達到螺栓的屈服強度時，將很快使螺栓疲勞產(chǎn)生裂紋而斷裂。

4.9定期檢查每個連接螺栓的緊固情況，說明書有規(guī)定的，按照起重機械說明書規(guī)定時間進行檢查，說明書無規(guī)定的，按照下述時間進行檢查。初裝塔機如12t以下的小型塔吊應(yīng)在運行2個班次后，即對全部連接副的緊固情況進行一次檢查，以后每使用兩個星期左右檢查一次，無松動后延長為每月檢查一次。移動工地時，對所有的螺栓表面狀況進行詳細(xì)的檢查，有條件的最好能進行磁力探傷，發(fā)現(xiàn)異常立即更換。

4.10工作中嚴(yán)格控制起重負(fù)荷，力矩限制器、重量限制器要保持靈敏可靠。工作中，應(yīng)盡量避免塔機長期處在接近額定負(fù)荷下運行。因受多種因素的影響，螺栓的承載能力有可能降低，而達不到理論數(shù)據(jù)。如：連接副緊固狀況；螺栓在安裝使用過程中的損傷、銹蝕、疲勞；被緊固件孔與平面的不垂直度影響等。而多數(shù)塔機的高強度螺栓圖紙設(shè)計材質(zhì)為40Cr，在多年的生產(chǎn)過程中，對40Cr制作的高強度螺栓的金相檢驗結(jié)果顯示，當(dāng)直徑在大于M33時，心部組織的淬火馬氏體就達不到90%以上，其抗疲勞性能就有所下降。

4.11定期更換連接高強螺栓，塔機連接高強螺栓，關(guān)系到整機的安全性能，其工作中受力復(fù)雜，并常年經(jīng)受冷、熱、風(fēng)吹、雨淋影響，所以使用頻繁的塔機，最好使用2~3年左右或遷移工地時，對螺栓進行全部更換，或根據(jù)機械說明書要求規(guī)定的運轉(zhuǎn)臺時數(shù)進行更換。

4.12不得使用彈簧墊圈防松，彈簧圈的應(yīng)力面積小，高強度螺栓連接副的預(yù)緊力和工作中承受的載荷大，單位面積的壓強大，在使用中容易造成連接面被壓塌，使連接副松動，所以應(yīng)采用高強度平墊圈加雙螺母緊固防松。

4.13不得對螺栓進行任何形式的焊接、加溫及橫向錘擊。塔機用的高強度螺栓，材質(zhì)為合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接、加溫或橫向錘擊，能夠改變其材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，對螺栓造成損壞和裂紋，導(dǎo)致斷裂。

4.14對高強螺栓進行擰緊時不得擰螺桿。

5高強螺栓的檢查

5.1用小錘(0.3kg)敲擊法對高強度螺栓進行普查，以防漏擰。

5.2外觀檢查：螺栓穿入方向應(yīng)一致，絲扣外露長度不少于2扣。

5.3摩擦面間隙符合施工規(guī)范的要求。

5.4對每個節(jié)點螺栓數(shù)的10%，但不少于一個進行扭矩檢查。檢查時先在螺桿端面和螺母上畫一直線，然后將螺母擰松約60°，再用扭矩扳手重新擰緊，使兩線重合，測得此時的扭矩應(yīng)在0.9Tch-1.1Tch的范圍內(nèi)。Tch按下式計算：

Tch = k×Pv×d

式中：Tch— 檢查扭矩(Nm)

k—扭矩系數(shù)，此數(shù)據(jù)由高強度螺栓制造商提供，通常k=0.11-0.15

Pv—高強螺栓預(yù)拉力設(shè)計值（KN）

d—高強螺栓直徑（mm）。

如發(fā)現(xiàn)有不符合規(guī)定的，應(yīng)再擴大檢查10%，如仍有不合格者，則整個節(jié)點的高強度螺栓應(yīng)重新擰緊。

6應(yīng)注意的質(zhì)量問題

6.1裝配面不符合要求：表面有浮銹、油污，螺栓孔有毛刺、焊瘤等，均應(yīng)清理干凈。

6.2連接板拼裝不嚴(yán)：連接板變形，間隙大，應(yīng)校正處理后再使用。

6.3螺栓絲扣損傷：螺栓應(yīng)自由穿入螺孔，不準(zhǔn)許強行打入扭矩不準(zhǔn)。

6.4應(yīng)定期標(biāo)定扳手的扭矩值，其偏差不大于5%，嚴(yán)格按照緊固順序操作。

7結(jié)束語

目前，起重機械中使用高強螺栓非常廣泛，通過對高強螺栓驗收、使用、安裝、檢查中應(yīng)注意的問題進行了分析和總結(jié)，可以有效保證起重機械的安全正常使用。

參考文獻：

[1]緊固件產(chǎn)品選用手冊．中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009