起重机械高强度螺栓的连接原则及检验重点

曹卫卫

(山西省机电设计研究院有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

在现代化不断推进的今天，起重机械在日常生产中处于不可或缺的地位，广泛运用于相关工业的各个方面。起重机是一种循环、间歇运动的机械，金属结构是起重机的骨架，随着起重机产品构造向着新型化、美观化和实用化的方向发展，金属结构采用薄壁型材和异型钢，减少了结构的拼接焊缝，采用高强度螺栓连接既提高了抗疲劳性能，又便于运输安装。高强度螺栓作为起重机械至关重要的组成零件，起着非常关键的连接作用。起重机高强度螺栓一般是由金属结构来搭成配置部分，又由各配置部分搭配成一体，且通过自主连接方式来实现力的传导。高强度螺栓连接的优点是韧性强度较高、塑性优良、受力均匀、可靠性高、拆卸方便、对连接质量的检查简单快捷；缺点是日常工作中易分离脱动。因为高强度螺栓依赖于螺栓预紧力在连接件间产生的摩擦力来传导力，所以在使用过程中最关键的一点就是保证螺栓预紧力。若不能正确使用高强度螺栓，将使高强度螺栓的疲劳断裂和连接失效成为起重机械隐蔽的事故形式，甚至在正常操作的情况下发生倾覆事故，所以有必要对高强度螺栓连接进行深入的了解。

1 起重机械高强度螺栓的连接原则

起重机械高强度螺栓的连接方式有摩擦连接、承压连接、混合连接和并用连接、张拉连接，遵循表面平整、定位销固定、预紧力稳定和质量监督的连接原则。

1.1 表面平整原则

在连接起重机械设备至关重要的高强度螺栓时，应将结构连接处的平边保持相对平整的态势，且应将表面的灰尘擦拭干净。一般条件下，在高强度螺栓连接钢板的相关位置应对摩擦面妥善维护，首先使用喷砂法来确保摩擦面的可用性，而后在其外部刷上无机富锌漆，使其更具有抗腐蚀的性能。在日常使用维护过程中，应对摩擦面采取保护措施，防止污染物和油污，严禁在摩擦面上做任何标记，确保设备的正常运行。

1.2 定位销固定原则

在起重机械设备的结构拼装中，一定要将定位销固定处理得当，其处理流程应按照相关操作规范来执行，切记不可用其他螺栓代替高强度螺栓进行定位固定，避免操作螺栓引起的扭矩系数变化。高强度螺栓的安装应在结构构件中心位置调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，严禁强行穿入螺栓，若不能自由穿入螺栓应用铰刀对孔进行修整，修整后孔的直径应小于1.2倍的螺栓直径。同时在拧紧高强度螺栓时允许在螺母的螺纹处和支承面上涂少许润滑脂，严禁涂机油，以防渗入钢板拼接面，影响连接的牢固性。

1.3 预紧力稳定原则

在高强度螺栓拧紧过程中必须保证其预紧力。高强度螺栓拧紧过程分为初拧、复拧和终拧，初拧扭矩为施工扭矩的50%左右，复拧扭矩与初拧扭矩相等，初拧或复拧后在高强度螺栓的螺母上用颜色做标记，须在24 h内做终拧。终拧可采用转角法进行控制，使整个节点中的螺栓预紧力一致。

1.4 质量监督原则

在螺栓终拧完成后，应使用扭矩扳手检测高强度螺栓的扭矩是否达到规定的扭矩值，扭矩值不足者应予补足，使用的扭矩扳手的扭矩误差<5%。在完成相关的检测工作并处理之后，要对螺栓连接处进行标准化处理，即在连接板缝处要用适量的腻子进行封口处理，并在螺栓与螺母上涂上油漆。

2 起重机械高强度螺栓连接副的检验重点

TSG Q7015-2008《起重机械定期检验规则》中对金属结构连接做了规定：金属结构的连接焊缝无明显焊接缺陷；螺栓和销轴等的连接无松动；无缺件、损坏等缺陷。因此应对高强度螺栓连接副的关键部分进行重点检验。

2.1 螺栓孔质量检验

在高强度螺栓连接副检验过程中，安全孔质量检测比较常见。高强度螺栓的承载力要比普通螺栓强很多，在对其进行加固时会感受到很大的摩擦力，此时一定要将弹簧垫圈安放在合理的位置上面。具体检测时，首先应检测螺栓螺杆与孔壁之间的间隙，保证间隙为0.2 mm～0.3 mm，且应确保螺栓直径小于孔径2 mm～4 mm，如果发现不能满足这两个条件应及时处理，以确保施工进度的良好进展和顺利实施。

2.2 螺栓标记情况检验

高强度螺栓与普通螺栓有极大的不同，因此在实际工作中要对不同种类的连接件分门别类地做好记录，防止高强度螺栓与普通螺栓混用，这样才能保证工作的高效与安全。

2.3 螺栓尺寸的检查

高强度螺栓的工程长度L为：

L=A+B.

(1)

其中：A为连接板总厚度；B为螺栓结构额外的长度，不同螺纹规格的附加长度见表1。

表1 不同螺纹规格的附加长度

在实际工作中用公式(1)计算结果来检测高强度螺栓的长度是否在合理范围内。

2.4 施工扭矩的检查

高强度螺栓连接副的施工扭矩T(N·m)为：

T=kPd.

(2)

其中：k为实测扭矩系数平均值；P为螺栓施工拉力，kN，不同螺纹规格的拉力值见表2；d为螺纹大径。

表2 不同螺纹规格的拉力值

在实际工作中用公式(2)计算结果来检测高强度螺栓的施工扭矩是否在合理范围内。

2.5 按时安检排查

在对起重机进行按时安检排查时，工作人员应检查其螺栓连接副是否存在松动、氧化、磨损等情况。通常使用扭矩扳手来检查螺栓是否有足够的预紧拉力，如发现螺栓头下或螺母、垫圈下存在下流锈水，说明螺栓已出现裂纹，应及时更换。

3 结语

起重机械在日常生产中已经处于不可或缺的地位，虽然在其整体结构中高强度螺栓连接副是很小的部件，但确是不可或缺的一环，确保其性能的稳定、配置的合理是安全生产的重要保障。所以加强高强度螺栓的质检工作，可以有效地保证起重机的安全运行。