钢结构用高强度大六角头螺栓大六角螺母垫圈及连接副的技术.docx
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钢结构用高强度大六角头螺栓大六角螺母垫圈及连接副的技术
______________________________________________________________________________________
1主题内容与适用范围
本标准规定了钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈及连接副的技术要求、试验方法、检验规则、标记及包装。
本标准适用于铁路和公路桥梁、锅炉钢结构、工业厂房、高层民用建筑、塔桅结构、起重机械及其他钢结构摩擦型高强度螺栓连接。
2引用标准
GB3077合金结构钢技术条件
GB699优质碳素结构钢钢号和一般技术条件
GB3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱
GB3098.2紧固件机械性能螺母
GB196普通螺纹基本尺寸(直径l~600ram)
GB197普通螺纹公差与配合(直径1~355mm)
GB2紧固件外螺纹零件的末端
GB3103.1紧固件公差螺栓、螺钉和螺母
GB3103.3紧固件公差平垫圈
GB5779.1紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱一般要求
GB5779.2紧固件表面缺陷螺母一般要求
GB228金属拉伸试验法
GB229金属夏比(u型缺E1)冲击试验方法
GB230金属洛氏硬度试验方法
GB4340金属维氏硬度试验方法
GB1237紧固件的标记方法
GB90紧固件验收检查、标志与包装
GB/T1228钢结构用高强度大六角头螺栓
GB/T1229钢结构用高强度大六角螺母
GB/T1230钢结构用高强度垫圈
3技术要求
3.1性能等级、材料及使用配合
__________________________________________________________________________________________
国家技术监督局]991-04-22批准1992-01-01实施
1
GB/T1231—91
3.1.1螺栓、螺母、垫圈的性能等级和推荐材料按表1的规定。
表中35VB钢的技术条件如附录A(补充件)。
表1
类别
性能等级
推荐材料
标准编号
适用规格
螺栓
10.9S
20MnTiB
GB3077
≤M24
35VB
≤M30
8.8S
40B
GB3077
≤M24
45
GB699
≤M22
35
GB699
≤M20
螺母
10H
45、35
GB699
15MnVB
GB3077
8H
35
GB699
垫圈
HRC35~45
45、35
GB699
5.1.2螺栓、螺母、垫圈的使用配合按表2的规定。
表2
螺栓
螺母
垫圈
lO.9S
10H
HRC35~45
8.8S
8H
HRC35~45
5.2机械性能
5.2.1螺栓机械性能
5.2.1.1试件机械性能
制造厂须将制造螺栓的材料取样制成试件,进行拉力试验,其结果应符合表3的规定。
当螺栓的材
料直径≥16mm时,根据用户要求,制造厂还须增加常温冲击韧性试验,其结果应符合表3的规定。
表3
性能等级
抗拉强度αb
MPa
屈服强度σ0.2
MPa
伸长率δ5
%
收缩率ψ
%
冲击韧性ακ
J/cm2
不小于
lO.9S
l040~l240
940
10
42
59
8.8S
830~l030
660
12
45
78
5.2.1.2实物机械性能
进行螺栓实物楔负载试验时,当拉力载荷在表4规定的范围内,断裂应发生在螺纹部分或螺纹与螺杆交接处。
2
GB/T1231—91
表4
螺纹规格d
M12
M16
M20
(M22)
M24
(M27)
M30
公称应力截面积
A,mm2
84.3
157
245
303
353
459
561
性能
等级
10.9S
拉力
载荷
N
87700~
104500
163000
195000
255000~
304000
315000~
376000
367000~
438000
477000~
569000
583000~
696000
8.8S
70000~
86800
130000~
162000
203000~
252000
251000~
312000
293000~
364000
381000~
473000
466000~
578000
3.2.1.3硬度
当螺栓l/d≤3时,如不能做楔负载试验,允许做芯部硬度试验。
芯部硬度值应符合表5的规定。
表5
性能等级
维氏硬度HV30
洛氏硬度HRC
min
max
min
max
10.9S
312
367
33
39
8.8S
249
296
24
3l
3.2.1.4脱碳层
螺栓的脱碳层按GB3098.1表3的有关规定。
3.2.2螺母机械性能
3.2.2.1保证载荷
螺母的保证载荷应符合表6的规定。
表6
螺纹规格D
M12
M16
M20
(M22)
M24
(M27)
M30
10H
保证载荷N
87700
163000
255000
315000
367000
477000
583000
8H
保证载荷N
70000
130000
203000
251000
293000
381000
466000
3.2.2.2硬度
螺母硬度应符合表7的规定。
表7
性能等级
洛氏硬度
维氏硬度
min
max
min
max
10H
HRB98
HRC28
HV30222
HV30274
8H
HRB95
HRC22
HV30206
HV30237
3.2.3垫圈硬度
垫圈的硬度为HVs0329~436(HRC35~45)。
3.3连接副的扭矩系数
3.3.110.9s级高强度大六角头螺栓连接副必须按保证扭矩系数供货,同批连接副的扭矩系数平均值为0.110~0.150,扭矩系数标准偏差应小于或等于0.010。
每一连接副包括一个螺栓、一个螺母、二个
3
GB/T1231—91
垫圈,并应分属同批制造。
3.3.2连接副扭矩系数保证期为自出厂之日起六个月,用户如需延长保证期,可由供需双方协议解决。
3.4螺栓、螺母的螺纹
3.4.1螺纹的基本尺寸按GB196粗牙普通螺纹的规定。
螺栓螺纹公差带按GB197的6g,螺母螺纹公
差带按GB197的6H。
3.4.2螺纹牙侧表面粗糙度的最大参数值见应为12.5gm。
3.5螺栓的螺纹末端
螺栓的螺纹末端按GB2的规定。
3.6表面缺陷
3.6.1螺栓、螺母的表面缺陷分别按GB5779.1、GB5779.2规定。
3.6.2垫圈不允许有裂缝、毛刺、浮锈和影响使用的凹痕、划伤。
3.7其他尺寸及形位公差
螺栓、螺母、垫圈的其他尺寸及形位公差应符合GB3103.1、GB3103.3C级产品的规定。
3.8凹穴螺栓
经用户同意,螺栓头部允许制成凹穴形,其对角宽度emin≥1.12smin,凹穴底部可制成球面。
3.9表面处理
螺栓、螺母、垫圈均应进行表面防锈处理,表面处理工艺及配方由制造厂选择,但经处理后的10.9s
级高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数还必须符合第3.3条规定。
4试验方法
4.1螺栓试验方法
4.1.1试件的拉力试验和冲击韧性试验
拉力试件和冲击韧性试件应在同一根棒材上截取,并经同一热处理工艺处理。
4.1.1.1拉力试验
原材料经热处理后,按GB228的规定制成拉力试件。
加工试件时,其直径减小量不应超过原材料直
径的25%(约为截面积的44%),并以此确定试件直径。
4.1.1.2冲击韧性试验
原材料经热处理后,按GB229图1的规定制成冲击韧性试件,并在常温下进行冲击韧性试验。
4.1.2楔负载试验
将螺栓拧在带有内螺纹的专用夹具上(至少六扣),螺栓头下置一10°楔垫,再装在拉力试验机上进
行楔负载试验(图1)。
图l
4
GB/T1231—91
楔垫型式与尺寸如图2及表8规定;其硬度为HRC45~50。
图2
表8mm
d
M12
M16
M20
(M22)
M24
(M27)
M30
C
0.8
1.6
1.6
3.2
3.2
3.2
3.2
R
1.2
1.4
1.4
1.6
1.6
1.6
1.6
4.1.3芯部硬度试验
螺栓在距螺杆末端等于螺纹直径d的截面上进行,对该截面距离中心的四分之一螺纹直径处,任测
四点,取后三点平均值。
如有争议,以维氏硬度(HV3。
)试验为仲裁。
4.1.4脱碳试验
按GB3098.1中的第8.8节规定。
4.2螺母试验方法
4.2.1保证载荷试验
将螺母拧入螺纹芯棒(见图3),进行试验时夹头的移动速度不应超过3mm/min。
对螺母施加表6
规定的保证载荷,并持续15s,螺母不应脱扣或断裂。
当去除载荷后,应可用手将螺母旋出,或者借助扳手松开螺母(但不应超过半扣)后用手旋出。
在试验中,如螺纹芯棒损坏,则试验作废。
螺纹芯棒的硬度应≥HRC45,其螺纹公差带为5h6g,但大径应控制在6g公差带靠近下限的四分
之一的范围内。
4.2.2硬度试验
试验在螺母表面进行,任测四点,取后三点平均值。
验收时,如有争议,以螺母支承面上的维氏硬度(HV30)试验为仲裁。
4.5垫圈硬度试验
在垫圈的表面上任测四点,取后三点平均值,如有争议,以维氏硬度(HV30)试验为仲裁。
5
GB/T1231—91
图3
D0按GB5277对中等装配的规定
4.4连接副扭矩系数试验
4.4.1连接副的扭矩系数试验是在轴力计(或用测力环)上进行,每一连接副只能试验一次,不得重复
使用。
扭矩系数计算公式如下:
K=T/Pd
式中:
K--扭矩系数;
T--施拧扭矩,Nm;
D--螺栓的螺纹规格,mm;
P--螺栓预拉力,kN。
4.4.2施拧扭矩T是施加于螺母上的扭矩,其误差不得大于测试扭矩值的1%。
使用的扭矩扳手的示
值应在9.8Nm以下。
4.4.3螺栓预拉力P用轴力计(或用测力环)测定,其误差不得大于测定螺栓预拉力值的2%。
轴力计
的示值应在测定轴力值的1%以下。
4.4.4进行连接副扭矩系数试验时,螺栓预拉力值P应控制在表9所规定的范围,超出该范围者,所测
得之扭矩系数无效。
表9
螺栓螺纹规格
M12
M16
M20
(M22)
M24
(M27)
M30
P
maxkN
59
113
177
216
250
324
397
minkN
49
93
142
177
206
265
329
4.4.5组装连接副时,螺母下的垫圈有倒角的一侧应朝向螺母支承面。
试验时,垫圈不得发生转动,否则试验无效。
6
GB/T1231--91
4.4.6进行连接副扭矩系数试验时,应同时记录环境温度。
试验所用的机具、仪表及连接副均应放置在该环境内至少2h以上。
5检验规则
5.1出厂检验按批进行。
同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、长度(当螺栓长度≤100mm时、长度相差≤15mm,螺栓长度>100mm时、长度相差≤20mm,可视为同一长度)、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺栓为同批。
同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺母为同批。
同一性能等级、材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的垫圈为同批。
分别由同批螺栓、螺母、垫圈组成的连接副为同批连接副。
对保证扭矩系数供货的螺栓连接副最大批量为3000套。
5.2螺栓、螺母、垫圈的尺寸、外观、机械性能及表面缺陷的检验按GB90规定。
5.5连接副扭矩系数的检验按批抽取8套,8套连接副的扭矩系数平均值及标准偏差均应符合第3.3.1条规定。
5.4制造厂应以批为单位提供产品质量检验报告书,内容如下:
a.规格、数量;
b.性能等级;
c.材料、炉号、化学成分;
d.试件拉力试验和冲击韧性试验数据;
e.机械性能试验数据;
1.连接副扭矩系数平均值、标准偏差、测试环境温度;
g.出厂日期和批号。
5.5用户对产品质量有异议时,在正常运输和保管条件下,应在产品出厂之日起六个月之内向制造厂提出,并经双方按本标准之要求进行复验裁决。
6标志与包装
6.1螺栓应在头部顶面制出性能等级和制造厂凸型标志(图4),标志中“·”可以省略。
标志中第一部
分数字(“·”前)表示公称抗拉强度的1/100,第二部分数字(“·”后)表示公称屈服强度与公称抗拉强度比值的10倍,字母s表示钢结构用高强度大六角头螺栓,××为制造厂标志。
6.2单倒角螺母应在顶面上制出性能等级和制造厂标志,双倒角螺母应在任一支承面上制出凹型性能等级和制造厂标志(图5)。
标志中数字表示螺母性能等级,字母H表示大六角螺母,××为制造厂标志。
图4
7
GB/T1231—91
图5
6.5包装箱应牢固、防潮。
箱内应按连接副的组合包装,不同批号的连接副不得混装。
每箱质量不得超
过40蚝。
包装箱内分装方法由制造厂选择。
6.4包装箱外应有制造厂、产品名称、标准号、批号、规格、数量、毛重等明显标记。
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GB/T1231—91
附录A
35VB钢技术条件
(补充件)
A135VB钢的化学成分应符合表A1的规定。
表A1
化学成分
C
Mn
Si
P
S
V
B
Cu
范围%
0.3l~
0.37
0.50~
0.90
0.17~
O.37
≤0.04
≤0.04
0.05~
0.12
0.001~
0.004
40.25
A2采用直径为25mm的试样毛坯,经热处理后的机械性能应符合表A2的规定。
表A2
试样热处理制度
抗拉强度σb
MPa
屈服点σs
MPa
伸长率δ5
%
收缩率ψ
%
冲击韧性
J/cm2
不小于
淬火870"C
水冷
回火550"C
水冷
784.5
637.4
12
45
68.6
A3钢材应进行冷顶煅试验,不允许有裂口或裂缝。
A4其余技术条件按GB3077的规定。
_______________________________
附加说明:
本标准由中华人民共和国铁道部提出,由铁道部标准计量研究所归口。
本标准由铁道部科学研究院、上海标准件公司、大冶钢厂、冶金工业部建筑研究总院共同起草。
本标准主要起草人程季青、沈家骅。
本标准委托铁道部科学研究院铁道建筑研究所负责解释。
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- 关 键 词:
- 钢结构 强度 六角 螺栓 螺母 垫圈 连接 技术