分享：钢结构用10.9S扭剪型高强螺栓连接副紧固轴力偏低原因分析

摘 要：通过化学成分分析、硬度测试、楔载荷、保证载荷和紧固轴力检验，对某批规格为 Ｍ２０ ｍｍ×８０ｍｍ的１０．９Ｓ扭剪型高强螺栓连接副紧固轴力偏低的原因进行了分析。结果表明：该批高 强螺栓连接副质量合格，但在包装和运输过程中受干燥环境影响，导致其表面磷化膜风化，润滑性 下降，轴向摩擦力增大，因而紧固轴力下降。

关键词：扭剪型高强螺栓连接副；钢结构；紧固轴力 

中图分类号：ＴＧ１１３．２５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１４０１２（２００９）１２０７７７０３

１０．９Ｓ扭剪型高强螺栓连接副具有强度高、施 工简单方便和施工效率高等优点，广泛应用在国内 外各种钢结构工程中。笔者在对用于中泰化学二期 电站锅炉钢架安装的规格为 Ｍ２０ｍｍ×８０ｍｍ 的 １０．９Ｓ扭剪型高强螺栓副进行紧固轴力检测时，发 现其紧固轴力低于ＧＢ／Ｔ３６３２－２００８要求范围，而 该批螺栓副在出厂前的紧固轴力检验为合格。为 此，笔者对可能造成螺栓副紧固轴力偏低的原因，包 括螺栓副的内、外在质量进行了检验和分析。

１ 理化检验 

１．１ 化学成分分析 

抽取一套螺栓副按 ＧＢ／Ｔ２２３系列标准使用ＣＳ７１碳硫仪和７２３０Ｇ 分光光度计分别对螺栓、螺 母和垫圈的化学成分进行检验，结果见表１。可见 螺栓成分符合ＧＢ／Ｔ３０７７－１９９９对２０ＭｎＴｉＢ钢的 化学成分要求，而螺母和垫圈成分符合ＧＢ／Ｔ６９９－１９９９对４５钢的化学成分要求。

１．２ 硬度检验 

采用 ＨＬＮ１１Ａ 便携式里氏硬度计按 ＧＢ／Ｔ ２３０．１－２００４分别对螺栓、螺母和垫圈进行硬度试 验，结果见表２。检验结果均符合 ＧＢ／Ｔ３６３２－ ２００８［１］对１０．９Ｓ高强螺栓连接副的螺栓、螺母和垫 圈的硬度要求。

１．３ 螺栓楔载荷检验 

抽取８套螺栓副按 ＧＢ／Ｔ３６３２－２００８在新三 思ＳＨＴ４６０５微机控制电液伺服万能试验机上进行 了楔载荷试验。检测结果为 ３５６，３７８，３３０，３５７， ３６７，３６０，３５９和３３０ｋＮ。所检螺栓均符合 ＧＢ／Ｔ ３６３２－２００８［１］对１０．９Ｓ螺栓副楔载荷的要求（３３５～ ３７５ｋＮ）。

１．４ 螺母保证载荷检验 

选取８套螺栓副的１０Ｈ 级螺母按 ＧＢ／Ｔ３６３２ －２００８进行保证载荷试验。先将受试螺母拧入带 纹芯棒，保持ＳＨＴ４６０５微机控制电液伺服万能试 验机夹头的移动速度≤３ｍｍ·ｍｉｎ－１，对其施加 ３１５ｋＮ的载荷并持续１５ｓ，卸载后，受试螺母无脱 扣、破裂现象，并能用手顺利拧出。试验结果证明， 受试螺母保证载荷符合标准要求［１］。

１．５ 螺栓副紧固轴力检验 

对送检状态的螺栓副进行磷化处理和润滑处 理。① 磷化处理：先用体积分数为１０％的盐酸常温 酸洗，以除去金属表面的氧化层，然后用清水漂洗， 放入７５～８５℃磷化槽中磷化５～１０ｍｉｎ，然后置于 ３０～７５℃的热水中漂洗，使灰黑色磷化膜自然干 燥。目的是改进连接副的表面状态，补偿由于运输 存放干燥的情况下螺栓副表面磷化膜的损失，以保 证螺栓检验条件尽可能接近出厂条件，减小紧固轴 力实测值的偏差。② 润滑处理：将干燥后的产品放 入８０～９０ ℃的润滑槽中进行润滑处理，３～５ｍｉｎ 后，膜层外观为灰白色，烘干。目的是改进表面干燥 程度，补偿由于气候干燥、包装不善引起的螺栓副表 面膜层损失造成的偏差。 

按ＧＢ／Ｔ３６３２－２００８规定选取８套螺栓副在ＹＪＺ５００轴力检测仪上进行紧固轴力检验。其装置 示意见图１。垫圈有倒角的一侧应朝向螺母支撑 面，使用电动扭力扳手对连接副实施轴向力，以螺栓 梅花头被拧断时轴力仪所记录的峰值作为测定值。 每一连接副（一个螺栓、一个螺母和一个垫圈）只能 试验一次，不能重复使用。先对送检状态的螺栓副 进行检测，然后再对经过磷化处理和润滑处理的螺 栓副进行再检测，检测结果见表３。

紧固轴力标准偏差的计算公式为： 

由表３可知，送检状态螺栓副的紧固轴力均低 于ＧＢ／Ｔ３６３２－２００８要求值；经磷化处理和润滑处 理后，螺栓副的紧固轴力和紧固轴力标准偏差均符 合ＧＢ／Ｔ３６３２－２００８要求。

２ 讨论 

钢结构用１０．９Ｓ扭剪型高强度螺栓连接副紧 固轴力在新疆地区复验偏低这一问题是比较常见 的。上述经理化检验结果表明螺栓副的内在质量如 材质、硬度和强度指标均合格；送检状态的螺栓副紧 固轴力偏低，而经过磷化处理和润滑处理后，检测的紧固轴力均符合标准要求，由此可推断是螺栓副的 外在质量导致其紧固轴力偏低。螺栓副在包装、运 输过程中由于新疆地区气候干燥，使螺栓副出厂时 表面的磷化膜风化和润滑性下降，增大了螺栓副的 轴向摩擦力，最终使所测得的紧固轴力偏低甚至不 合格。因此，检测单位的检验人员在收样和检验过 程中应该注意上述情况，必要时应要求受检厂家对 其产品做适当的磷化和润滑处理，以使受检样品尽 量保持出厂时的状态，以免影响检测结果。

３ 结论 

钢结构用１０．９Ｓ扭剪型高强螺栓连接副质量 合格，但在包装和运输过程中受干燥环境影响，导致 表面磷化膜风化、润滑性下降，轴向摩擦力增大，从 而出现紧固轴力偏低的现象；可通过磷化处理和润 滑处理来解决此问题。

参考文献： 

［１］ ＧＢ／Ｔ３６３２－２００８ 钢结构用扭剪型高强螺栓连接副 ［Ｓ］

<文章来源  > 材料与测试网> 期刊论文 > 理化检验－物理分册 > 45卷 > 12期 (pp:777-779)>