高强度结构钢（共12篇）
高强度结构钢 篇1
摘要：本文阐述了南阳汉冶特钢通过合理的成分设计、模铸浇注、钢锭加热、3800轧机轧制及热处理, 成功地在转炉—炉外精炼—模铸浇注—加热轧制—正火热处理生产线开发出了380mm保性能、保探伤Q460C低合金高强度结构特厚钢板。
关键词：成分设计,轧制,模铸,特厚板
大单重特厚钢板的用途非常广泛, 主要用于船舰、锅炉、压力容器、加压器、蒸汽发生器、化学反应合成塔、重油高温高压脱硫装置、水电涡轮的部件及桥梁、机器机座、兵器、模具、装甲及建筑构件等方面。传统的高强度特厚钢板生产工艺是电渣重熔加锻造加工而成, 生产成本相对较高[1,2]。本文主要研究在添加微量合金元素V、Nb、Ti、Ni的条件下, 采用先进的冶炼工艺、合适的锭模浇注, 以轧代锻及后续的热处理, 成功研制出厚度达380mm保性能、保探伤、低成本的Q460C特厚钢板, 弥补了国内外特厚高强度结构钢板的空缺。
1 工艺路线
铁水KR脱硫—100t转炉—LF精炼—VD真空脱气—模铸浇注—钢锭脱模—钢锭加热—除鳞—3800mm轧机轧制—缓冷—表面检查—精整—热处理—探伤—性能检测—入库。
2 工艺开发重点
2.1 Q460C标准要求
Q460C钢种为低合金高强度结构钢, 其成分及性能按GBB//TT 11559911--22000088执行。其中, 保性能QQ446600CC钢种在国家标准中极限厚度为115500mmmm, 其力学性能要求见表11。此次开发的338800mmmm厚QQ446600CC的力学性能需达到115500mmmm厚QQ446600CC性能标准。
2.2 工艺设计
钢板化学成分设计方面, 为保证钢板的低温冲击韧性, 严格控制钢中碳含量, 减少脆性相的析出, 并采用添加Nb、V、Ti、Ni等细化晶粒元素, 确保钢板强度达标。应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。
为获得较好地内部质量, 确保特厚板三级探伤要求, 必须把钢水的纯净度控制以及钢板堆冷作为重点。钢水纯净度方面, 主要控制钢水中硫、氧及有害气体含量, 其中脱硫采取铁水预脱硫工艺, 确保入炉铁水S含量≤0.005%;LF精炼过程强化造白渣进行二次脱硫。脱氧方面, 严格控制转炉终点C%含量、强化挡渣出钢, 提高钢水纯净度;另外充分利用LF精炼炉, 采用高温、高碱度、大渣量低氧化铁造渣工艺进一步脱氧, 最后通过VD真空状态下延长保压时间充分脱气。成品钢板堆垛缓冷可以消除钢板由于快速冷却产生的残余应力, 同时可以降低钢板中氢的含量。钢板堆垛缓冷之前的温度应高于400℃[3], 钢板下线后堆冷96h。
浇注方面采用48t铸锭浇注, 铸锭大头980mm厚, 小头830mm厚, 轧制380mm厚钢板, 确保压缩比≥2.0。钢锭完全透烧, 并采用AR一次轧完。开轧温度控制在1000~1120℃之间, 采用高温低速大压下轧制, 加大轧制力的渗透, 道次压下量不小于45mm, 终轧温度<950℃, 轧制完毕不过ACC。热处理保温温度为910±10℃, 保温时间为2min/mm, 确保钢板完全透烧, 钢板出炉后采用风冷至室温。
3 380mm厚Q460C研发方案
3.1 成分设计
钢板化学成分设计方面, 适当控制钢水中碳含量, 并采用添加Nb、V、Ti、Ni等细化晶粒元素, 确保钢板的综合性能达标, 具体的成分控制如表2所示。
3.2 冶炼工艺
3.2.1 铁水要求
(1) 保证入炉铁水条件:[S]≤0.005%, [P]<0.080%;
(2) 要求扒渣彻底, 保证渣层厚度<20mm;
(3) 要求入炉铁水温度>1 270℃。
(3) 成渣后白渣保持时间≥15min。
3.2.4 VD真空脱气
(1) 当真空度达到67Pa后, 保压时间≥20min;
(2) 真空保压阶段尽可能调大氩气量充分脱气;破真空后调小氩气量软吹>5min (以钢液面不裸露为主) ;
(3) 离站温度以钢水浇注温度控制在:液相线温度+ (20±5) ℃为主。
3.2.5 模铸浇注
3.2.5. 1 浇注工艺
3.2.5. 2 浇注过程技术要求
(1) 浇注到帽口1/3位置时, 向每个锭模内添加40kg碳化稻壳;
(2) 浇注完毕后, 先用氧管将帽口内的碳化稻壳铺平后, 再向每个锭模内均匀加盖绝热板, 然后再向每个锭内添加40~80kg的碳化稻壳, 并用氧管均匀铺平;
(3) 浇注完毕60min内, 要对每支锭及时补加40kg以上的碳化稻壳保证帽口部位不见红;同时要求在注毕1-2h内, 向每个锭模内补加40~80kg的碳化稻壳以确保帽口保温效果。
3.3 加热
(1) 钢锭装炉后, 焖钢2h, 最高加热温度≤1 300℃;
3.2.2转炉
(1) 严格按照铁水成分、温度合理搭配铁水、废钢比;
(2) 入炉废钢全部采用边角料且干燥无油污;
(3) 保证转炉冶炼终点C≥0.06%, 出钢P≤0.018%, 保证冶炼终点C~T~P协调出钢;
(4) 点吹次数不得大于2次, 避免出钢过程下渣。
3.2.3 LF精炼
(1) 脱氧剂采取电石、铝线、铝粒、硅铁粉脱氧为主;
(2) 一加热结束确保炉渣黄白, 二加热初确保炉渣变白;
(2) 加热过程中注意升温速度, 1 000℃以下时升温速度≤100℃/h, ≥1 000℃升温速度不限;
(3) 保证钢锭均匀烧透, 严禁钢锭过热、过烧。
3.4 轧制
(1) 适当使用四辊高压水, 除净氧化铁皮, 保证表面质量良好;
(2) 采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1 000~1 120℃之间, 钢锭先纵轧消除锥度, 待轧长至3 400~3 600时开始留尾展宽;
(3) 保证终轧温度<950℃。
3.5 堆冷工艺
采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力, 同时可大大降低钢板中氢的含量, 改善钢板探伤缺陷。堆冷温度≥450℃, 堆冷时间≥96h。
3.6 热处理工艺
因轧制钢板厚度为380mm, 为确保钢板板形, 轧制后不采用ACC层流冷却, 采用热处理工艺细化晶粒、消除带状组织, 改善钢板综合力学性能。钢板采用正火+风冷热处理工艺, 正火温度为Ar3+ (30~50℃) [4], 保温时间为2min/mm, 钢板出炉后放凉钢台架上风冷至室温。
4 试制结果分析
4.1 成分控制分析
380mm厚Q460C实际成分见表3, 为保证良好的综合性能, 控制碳当量Ceq在0.42以下。C主要与其他元素形成碳化物, 起组织强化和析出强化的作用, 使钢板强度增加, 但碳含量过高, 会导致钢中珠光体数量增加, 降低钢板的低温冲击韧性, 成分上按0.12%~0.16%控制;Mn是细化晶粒元素之一, 主要起固溶强化和降低相变温度, 用以提高强度, 但Mn含量不易过高, 否则对韧性和焊接性能不利, 所以Mn含量控制在1.35%~1.55%范围;Al主要起细晶强化作用, 相比于细晶强化元素Nb、V、Ti、Ni, 其价格比较便宜, 采用模铸浇注时也不会产生裂纹, 因此A控制在0.045%左右;P、S含量控制在一个较低的范围内。总之, 整体成分控制稳定, 满足380mm厚Q460C成分设计要求。
4.2 机械力学性能分析
本次共生产380mm厚Q460C8批, 其中:屈服强度控制在380~400MPa, 平均达到了385MPa;抗拉强度控制在530~560MPa, 平均达到了545MPa;伸长率控制在17%~25%, 平均达到24%;20℃纵向冲击功控制在101~149J, 平均达到了135J, 性能指标均达到了380mm Q460C标准要求。表4为Q460C性能实物水平。
4.3 高倍组织
图1 (a) (b) 为钢板正火+风冷后钢板1/4处组织图, 显示组织主要为F+P, 晶粒度为9~10级。
4.4 结论
实践证明:按本工艺方案生产的钢板具有较好的综合性能, 钢种冶炼过程中只需添加Nb、V、Ti、Ni等合金元素, 减少钢水冶炼成本, 轧后采用正火+风冷工艺, 不进行调质处理, 简化生产工序, 缩短生产周期, 适合大批量生产。
5 结语
南阳汉冶特钢通过进行合理的成分设计, 合理的工艺冶炼、模铸浇注、轧制及热处理, 成功地在100t转炉—模铸浇注—3800mm轧机—正火热处理生产线开发了380mm特厚Q460C钢板, 三级探伤合格率达到80%, 性能初验合格率达到100%。该规格钢种的开发不仅拓宽了公司品种结构, 也满足了工程制造行业较高要求, 尤其是一些国家重点工程建设设备, 创造了良好业绩, 为我公司增强市场竞争力, 提高了产品市场占有率起到了积极的作用。
参考文献
[1]王国栋, 刘桐华.日本中厚板生产技术的发展和现状[J].轧钢, 2007 (2) :1-5.
[2]代晓莉, 范建文, 谢瑞萍, 等.Nb-Ti微合金化钢板的工业试制[J].轧钢, 2005 (1) :11-13.
[3]李欣, 黄波.中厚板生产中除氢工艺的合理应用[J].轧钢, 2005 (22) :36-37.
[4]刘增沛, 张建华.热处理工艺学[M].北京:科学普及出版社, 1986, 267.
高强度结构钢 篇2
钢结构高强度螺栓连接的 设计、施工及验收规程
JGJ 82—91 主编单位：湖北省建筑工程总公司 批准部门：中华人民共和国建设部
施行日期：1992年11月1日
关于发布行业标准《钢结构高强度螺栓连接 的设计、施工及验收规程》的通知
建标〔1992〕231号
各省、自治区、直辖市建委(建设厅)，计划单列市建委，国务院有关部、委：
根据原国家建工总局(82)建工科字第14号文的要求，由湖北省建筑工程总公司主编的《钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ82—91，自一九九二年十一月一日起施行。
本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理，其具体解释等工作由湖北省建筑工程总公司负责。
本标准由建设部标准定额研究所组织出版。
中华人民共和国建设部 一九九二年四月十六日
目
次
第一章
总则
第二章
连接设计
第一节
一般规定
第二节
摩擦型连接的计算
第三节
承压型连接的计算
第四节
接头设计
第五节
连接构造要求 第三章
施工及验收
第一节
高强度螺栓连接副的储运和保管
第二节
高强度螺栓连接构件的制作
第三节
高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验
第四节
高强度螺栓连接副的安装
第五节
高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收
第六节
油漆
附录一
非法定计量单位与法定计量单位换算关系 附录二
本规程用词说明 附加说明
第一章
总
则
第1.0.1条
为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。
第1.0.2条
本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。
第1.0.3条
高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》(GBJ17)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ18)及《钢结构工程施工及验收规范》(GBJ205)的有关规定。
设计在特殊环境(如高温或腐蚀作用)中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。
第1.0.4条
本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》(GB1228)、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸》(GB1229)、《钢结构用高强度垫圈型式与尺寸》(GB1230)、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GB1231)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸》(GB3632)和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》(GB3633)的规定。
第1.0.5条
在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。当设计中选用两种或两种以上直径的高强度螺栓时，还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。
第1.0.6条
在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中，应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。
第二章
连接设计
第一节
一般规定
第2.1.1条
本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。高强度螺栓连接应按其不同类型分别考虑
下列极限状态：
一、摩擦型连接在荷载设计值下，连接件之间产生相对滑移，作为其承载能力极限状态；
二、承压型连接在荷载设计值下，螺栓或连接件达到最大承载能力，作为其承载能力极限状态；在荷载标准值下，连接件间产生相对滑移，作为其正常使用极限状态。
第2.1.2条
高强度螺栓连接宜按构件的内力设计值进行设计。必要时(如需与构件等强度连接)，也可按构件的承载力设计值进行设计。
第2.1.3条
高强度螺栓承压型连接不得用于下列各种构件连接中：
直接承受动力荷载的构件连接；
承受反复荷载作用的构件连接；
冷弯薄壁型钢构件连接。
第2.1.4条
对壁厚小于4mm的冷弯薄壁型钢，其连接摩擦面处理宜只采用清除油垢或钢丝刷清除浮锈的方法。
第2.1.5条
在同一设计项目中，所选用的高强度螺栓直径，不宜多于两种；用于冷弯薄壁型钢连接的高强度螺栓直径，不宜大于16mm。
第2.1.6条
高强度螺栓连接的环境温度高于150℃时，应采取隔热的措施予以防护。摩擦型连接的环境温度为100～150℃时，其设计承载力应降低10%。
所组成的并用连接(如梁柱刚节点中，梁翼缘与柱焊接，梁腹板与柱高强螺栓连接)并考虑其共同工作。
第2.4.2条
在不同板厚的连接处，应设置垫板，垫板两面均应作与母材相同的表面处理。当板厚差小于或等于3mm时，可参照表3.4.3所列方法处理。
第2.4.3条
在下列情况的连接中，高强度螺栓的数目应予以增加： 一、一个构件借助垫板或其他中间板件与另一构件连接的承压高强度螺栓数，应按计算增加10%；
二、搭接或用拼接板的单面连接的承压高强度螺栓数，应按计算增加10%；
三、在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢(角钢或槽钢)的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的一肢上，所用的高强度螺栓数，应按计算增加50%。
第2.4.4条
组合I字梁翼缘采用高强度螺栓连接时(图2.4.4)，宜采用高强度螺栓摩擦型连接，并按下列公式计算：
第3.2.3条
高强度螺栓的栓孔应采用钻孔成型，孔边应无飞边、毛刺。
第3.2.4条
高强度螺栓连接处板迭上所有螺栓孔，均应采用量规检查，其通过率为：
用比孔的公称直径小1.0mm的量规检查，每组至少应通过85%；用比螺栓公称直径大0.2～0.3mm的量规检查，应全部通过。
第3.2.5条
按第3.2.4条检查时，凡量规不能通过的孔，必须经施工
图编制单位同意后，方可扩钻或补焊后重新钻孔。扩钻后的孔径不得大于原设计孔径2.0mm，补焊时，应用与母材力学性能相当的焊条补焊，严禁用钢块填塞。每组孔中经补焊重新钻孔的数量不得超过20%。处理后的孔应作出记录。
第3.2.6条
加工后的构件，在高强度螺栓连接处的钢板表面应平整、无焊接飞溅、无毛刺、无油污。其表面处理方法应与设计图中所要求的一致。
第3.2.7条
经处理后的高强度螺栓连接处摩擦面，应采取保护措施，防止沾染脏物和油污。严禁在高强度螺栓连接处摩擦面上作任何标记。
第3.2.8条
经处理后高强度螺栓连接处摩擦面的抗滑移系数应符合设计要求。
第三节
高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验
第3.3.1条
高强度螺栓连接副应进行以下检验：
一、运到工地的大六角头高强度螺栓连接副应及时检验其螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度、连接副的扭矩系数平均值和标准偏差。检验结果应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GB1231)规定，合格后方准使用。
二、运到工地的扭剪型高强度螺栓连接副应及时检验其螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度、连接副的紧固轴力平均值和变异系数。检验结果应符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》(GB3633)规定，合格后方准使用。
第3.3.2条
摩擦面的抗滑移系数应按以下规定进行检验：
一、抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位，由制造厂和安装单位分别进行，每批三组。以单项工程每2000t为一制造批，不足2000t者视作一批，单项工程的构件摩擦面选用两种及两种以上表面处理工艺时，则每种表面处理工艺均需检验。
二、抗滑移系数检验用的试件由制造厂加工，试件与所代表的构件应为同一材质、同一摩擦面处理工艺、同批制作、使用同一性能等级、同一直径的高强度螺栓连接副，并在相同条件下同时发运。
三、抗滑移系数试件宜采用图3.3.2所示型式，试件的连接计算应符合本规程第二章规定。
四、抗滑移系数在拉力试验机上进行并测出其滑动荷载。试验时，试件的轴线应与试验机夹具中心严格对中。
五、抗滑移系数μ按下式计算：
格者，则整个节点的高强度螺栓应重新拧紧。
扭矩检查应在螺栓终拧1h以后、24h之前完成。
第3.5.2条
大六角头高强度螺栓施工质量应有下列原始检查验收记录：高强度螺栓连接副复验数据、抗滑移系数试验数据、初拧扭矩、终拧扭矩、扭矩扳手检查数据和施工质量检查验收记录等。
第3.5.3条
扭剪型高强度螺栓终拧检查，以目测尾部梅花头拧断为合格。对于不能用专用扳手拧紧的扭剪型高强度螺栓，应按大六角头高强度螺栓检查方法办理。
第3.5.4条
扭剪型高强度螺栓施工质量应有下列原始检查验收记录：高强度螺栓连接副复验数据、抗滑移系数试验数据、初拧扭矩、扭矩扳手检查数据和施工质量检查验收记录等。
第六节
油
漆
第3.6.1条
对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强度螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝应及时用腻子封闭。
第3.6.2条
经检查合格后的高强度螺栓连接处，应按设计要求涂漆防锈。
附录二
本规程用词说明
一、为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度 不同的用词说明如下：
1.表示很严格，非这样作不可的用词； 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。
2.表示严格，在正常情况下均应这样作的用词： 正面词采用“应”；
反面词采用“不应”或“不得”。
3.表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这样作的用词：
正面词采用“宜”或“可”；
反面词采用“不宜”。
二、条文中指明必须按其他有关标准执行的写法为，“应按„执行”或“应符合„„的要求(或规定)”。非必须按所指定的标准执行的写法为，“可参照„„的要求(或规定)”。
附加说明
本规程主编单位、参加单位
主要起草人名单
主编单位：湖北省建筑工程总公司
参加单位：包头钢铁设计研究院
铁道部科学院
冶金部建筑研究总院
北京钢铁设计研究总院
主要起草人：柴
昶、吴有常、沈家骅
程季青、李国兴、肖建华
贺贤娟、李
高强度聚焦超声手术装置 篇3
授权公告日：2016.05.18
专利权人：海罗尼克株式会社
地址：韩国京畿道
发明人：李真宇；李成源
Int.Cl.：A61N7/02（2006.01）I；A61B18/00（2006.01）I；A61B8/00（2006.01）I
优先权：10-2014-0031722 2014.03.18 KR；10-2014-0035541 2014.03.26 KR；10-2014-0095158 2014.07.26 KR
PCT进入国家阶段日：2015.07.09
PCT申请数据：PCT/KR2014/010819 2014.11.11
PCT公布数据：WO2015/141921 KO 2015.09.24
高强度结构钢 篇4
一、我国高强度结构钢建筑使用现状
当前钢结构建筑已经成为我国建筑行业的主要设计方法, 并且随着钢结构的建筑不断美化, 钢板厚度与焊接数量不断增加, 导致其制造的工艺难度不断上升, 为了保持我国建筑行业稳定持续, 就必须减少钢材数量的使用, 并且通过增加强度的方式改善钢材料的抗火能力、抗震能力与防腐能力, 从而加强钢结构建筑的整体质量。
但是, 当前我国高强度的结构钢使用依然不够广泛, 目前我国炼钢行业当中大量的铁矿石是通过国外进口的方式, 如果加强高强度的结构钢使用可以有效的减少钢材料的使用数量, 不但可以节约建筑成本, 并且对环境的保护也有一定的促进作用, 从而走节能减排的可持续发展道路, 节省外汇的支出。
二、高强度结构钢使用的优点
在建筑工程施工的过程中, 将高强度结构钢广泛应用可以有效的减少构建的截面尺寸, 并且有效的控制建筑工程的结构自重, 从而减少焊缝尺寸, 提高焊缝质量。使用高强度结构钢可以有效的提高结构使用寿命, 减少施工工作量。与此同时, 将高强度结构钢灵活运用到建筑工程当中, 可以有效的减少生锈的几率, 并且可以降低钢材料的加工、制作、运输以及安装的费用。并且, 生产高强度结构钢可以有效的控制钢材的使用数量, 并且由于钢材性质特殊, 可以有效的减少防锈、防火与防腐涂料的使用, 在开采的过程中减少了对生态环境的破坏, 将我国社会经济向着资源节约、环境友好的方向推动发展。
三、我国高强结构钢的研究现状
当前我国建筑行业当中钢材的使用型号为Q235与Q345, 在相关规定当中, 除了对建筑工程当中的高强度结构钢的梁与柱的设计模式以及数据计算公式有着明确规定以外, 对钢材料的整体稳定性做出了相应的研究, 并且制定出了对应的计算方法以及公式。虽然我国大量的企业通过学习国外先进经验与技术之后, 已经可以开发符合我国建筑行业需要的高强度钢结构, 并且已经得到了广泛的应用, 但是由于发展起步较晚, 导致与其他发达国家依然存在一定的差距, 存在大量的问题没有解决。
首先, 高强度结构钢的种类过少是我国高强度结构钢生产普遍存在的问题之一, 当前我国建筑行业钢结构使用通常是使用Q235与Q345的普通钢材, 对于强度高于420MPa的高强度钢材生产的种类较少, 缺乏系统化的生产模式, 导致可以供钢结构工程选择的种类较少。
其次, 由于缺少高强度钢的质量评价体系, 导致在生产的过程中, 由于设备先进程度的不同以及技术水平的不同, 市场上流通的高强度结构钢的质量参差不齐, 导致在工程设计的过程中, 缺少颗粒的抗力系数, 所以建立质量评价体系已经成为不同高强度结构钢生产厂家的重要评判标准, 从而保证我国高强度结构钢生产可以稳定进行。
高强度结构钢材料性能设计指标不明确也是当前影响高强度结构钢发展的重要因素, 由于缺少对高强度结构钢的抗力分项系数以及强度设计指标, 所以工程设计的过程中会受到严重的阻碍, 影响了高强度结构钢在工程建筑当中的应用。
高强度钢连接技术不完善是影响工程质量的主要原因, 当前我国建筑工程当中所使用的连接技术大部分为焊接与螺栓连接, 但是这高强度结构钢的应用并没有与这两种技术有着良好的结合。在高强度结构钢当中碳元素含量较少, 使结构钢有着良好的韧性, 相比普通钢材有着更好的焊接性能, 但是由于高强度结构钢当中的合金成分不同, 导致使用的焊接材料也不相同, 使其成为影响建筑工程质量的主要原因。
最后, 由于国家缺乏相关的标准与规范, 导致在高强度结构钢生产与使用的过程中, 需要不断的对高强度结构钢进行分析研究, 然后根据设计方案结合使用, 这是一项较为复杂的系统性工程, 而且耗时耗力, 可靠程度也不高, 导致高强度结构钢在我国建筑行业的使用受到严重的阻碍。
四、高强度结构钢在抗震设防区的应用
高强度结构由于在抗震方面性能比钢筋凝土结构具有更多优点, 从而使高强度结构钢在建筑工程抗震设防工作当中得到了广泛的应用, 相比钢筋凝土结构或者砌体结构, 高强度结构钢可以有效的降低地震对建筑物造成的危害。但是在地震发生之后, 由于钢结构建筑会存在严重的损坏, 如果建筑体系或者结构不合理就会出现倒塌现象, 对人们的生命安全与财产安全造成严重的影响, 并且对震后修复工作造成了一定的影响。当前高强度结构钢已经在建筑工程当中获得了广泛的应用, 并且其结构性能要远高于普通钢筋材料, 但是由于取法对抗震性能与抗震设计方法的研究, 导致抗震规范的钢结构当中没有对高强度结构钢材料的使用做出详细的规定, 严重的阻碍了高强度结构钢在建筑材料当中的应用。
五、结束语
高强度结构钢的使用是我国工业发展的重要标志, 也是促进我国建筑行业进步的重要因素之一, 我们在发展经济的同时, 应当加强对高强度结构钢的研究工作, 通过生产出符合我国国情的高强度结构钢来保证建筑行业的稳定发展, 并且通过稳定的抗震性能, 保证我国人民的生命与财产安全, 使社会可以和谐稳定的发展。
摘要：随着我国工业不断进步, 钢材生产工艺也随之发展, 当前高强度结构钢已经成为我国建筑行业当中重要的建筑材料之一, 将高强度结构钢灵活运用到工程建筑当中, 可以有效的解决建筑成本, 加强建筑工程的抗震性能, 在保护人民生命安全与财产安全的同时, 维持社会经济的稳定发展。
关键词：高强度结构钢,结构研究,抗震效果
参考文献
[1]段春争, 王敏杰.切削高强度结构钢形成的绝热剪切带微结构观察[J].大连理工大学学报.2014 (2)
高强度螺栓介绍（本站推荐） 篇5
本公司的紧固件有符合ROHS标准的，材料及电镀均可提供环保部门认证（SGS）。大量/现货供应各种：压铆螺母柱（SO、SOA、SOS、BSO、BSOA、BSOS、SO4、BSO4、TSO、TSOS、TSOA、DSO、DSOS），埋头压铆螺柱（CSS、CSOS），挤压螺母柱（KFE、KFSE），涨铆挤压螺母柱（KFB3），接地挤压螺母柱（SOAG、SOSG），定位间隔柱（SKC）；环保压铆螺钉（FH、FHS、FHA、FH4、TFH、TFHS、HFH、HFHS、HFHB、FHL、FHLS）埋头压铆螺钉（CHA、CHC、CFHA、CFHC），挤压螺钉（KFH）；硬度最高可达HRB92，其扭出力和拔出力均可达到美国标准，盐雾试验标准严格按照美标ASTM B633规范，达到国家环保要求.用高强度钢制造的,或者需要施以较大预紧力的螺栓,皆可称为高强度螺栓.高强度螺栓多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接.这种螺栓的断裂多为脆性断裂.应用于超高压设备上的高强度螺栓,为了保证容器的密封,需要施以较大的预应力
关于高强度螺栓的几个概念1.按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓.现国家标准只罗列到M39,对于大尺寸规格,特别是长度大于%10~15倍的高强度螺栓,国内生产尚属短线
高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。
普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。
高强度螺栓的材料35＃钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。两者的区别是材料强度的不同。
从原材料看：
高强度螺栓采用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用 45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235（相当于过去的A3）钢制造。
从强度等级上看：
高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级，其中10.9级居多。普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
从受力特点来看：
高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。
根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。
高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别：
高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间
始终保持原有的空隙量），被连接板件按弹性整体受力。在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是
否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。
从使用上看：
建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强螺栓连接。普通螺栓可重复使用，高强螺栓不可重复使用。高强螺栓一般用于永久连接。
高强螺栓是预应力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加规定预应力,承压型拧掉梅花头。普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用。普通螺栓只需拧紧即可。
普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。高强螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居多。
8.8级 与8.8S 是相同等级。普通螺栓与高强螺栓的受力性能与计算方法均有所区别的。高强螺栓的受力首先是通过在其内部施加预拉力P，然后在被连接件之间的接触面上产生摩擦阻力来承受外荷载的，而普通螺栓则是直接承受外荷载的。
更具体的来说：
高强度螺栓连接具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳、以及在动力荷载作用下不致松动等优点，是很有发展前途的连接方法。
高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽，使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力，通过螺帽和垫板，对被连接件也产生了同样大小的预压力。在预压力作用下，沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力，显然，只要轴力小于此摩擦力，构件便不会滑移，连接就不会受到破坏，这就是高强度螺栓连接的原理。
高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的，为使接触面有足够的摩擦力，就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数。构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的，所以螺栓必须采用高强度钢制造，这也就是称为高强度螺栓连接的原因。
高强度螺栓连接中，摩擦系数的大小对承载力的影响很大。试验表明，摩擦系数主要受接触面的形式和构件的材质影响。为了增大接触面的摩擦系数，施工时常采用应喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接范围内构件接触面进行处理。
高强度螺栓实际上有摩擦型和承压型两种。
摩擦型高强度螺栓承受剪力的准则是设计荷载引起的剪力不超过摩擦力。
公安长江大桥高强度螺栓施工研究 篇6
关键词：公安长江大桥；高强度螺栓；工艺试验；温度；扭矩 文献标识码：A
中图分类号：U448 文章编号：1009-2374（2016）05-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.051
1 工程概况
公安跨长江公铁两用特大桥采用4m×94.5m连续钢桁梁桥和（98+182+518+182+98）m双塔钢桁斜拉桥，主梁为“N”字形桁式，采用焊接的整体节点，工地架设时，在节点之外用高强度螺栓拼接，共使用90多万套高强度螺栓，全桥采用M30、M24、M22三种规格高栓，施工时间跨度大。
2 高强度螺栓验收及工艺试验
2.1 高强的螺栓的验收
合格的高强度螺栓产品是保证高强度螺栓施拧质量的首要条件。为了确保公安长江大桥高强度螺栓质量，必须对高强度螺栓产品进行验收。
2.1.1 高强度螺栓连接副的组成。高强度螺栓连接副由一个10.9S高强度大六角头螺栓、一个10H高强度大六角螺母和两个HRC35～45高强度垫圈组成。
2.1.2 高强度螺栓主要检验项目。（1）外形尺寸检查（依据GB/T1228～1230中有关规定）；（2）螺纹参数检验（依据GB/T1228～1229中有关规定）；（3）表面缺陷检验（依据GB/T1231-2006中有关规定）；（4）机械性能试验（依据GB/T1231-2006中有关规定）；（5）扭矩系数试验（依据GB/T1231-2006中有关规定）；（6）包装与标记检验（依据GB/T1231-2006中有关规定）。
其中机械性能试验的螺栓实物楔负载和螺母保证荷载两个项点及扭矩系数试验的扭矩系数平均值和扭矩系数标准差两个项点均为逐批抽样检验，其余项点为部分批抽样检验。
高强度螺栓工地复验的结果应符合国标《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（GB/T1228～1231-2006）的有关规定。
2.2 高强度螺栓工艺试验
对供货厂家-中京联合科技有限公司产品第一批供货的产品抽取1个批号、每批25组、每组5套高强度螺栓进行扭矩系数试验。检验工厂近期产品的整体质量状况，并运用数理统计原理推断样本扭矩系数平均值，反映整批扭矩系数平均值代表性的大小，作为施工过程中调整施拧扭矩、保证高强度螺栓终拧预拉力满足设计要求的重要参考指标。
在第一批供货中，我们随机从M30（规格M30×130 批号215372）高强度螺栓中抽取一批进行工艺试验，试验温度：15℃，试验湿度：72%，数据如表1所示：
本桥高强度螺栓扭矩系数测定在专用轴力计上测定，设备的精度、测试方法和测试时的环境温度及相对湿度等都会对测试结果造成影响。国标GB/T1228～1231-2006中规定：10.9S级高强度大六角头螺栓连接副必须保证扭矩系数供货，同批连接副的扭矩系数平均值为0.110～0.150，扭矩系数标准差应小于或等于0.010。每一连接副包括一个螺栓、一个螺母、两个垫圈，并应分属同批制造。连接副的扭矩系数是在轴力计上进行，每一连接副只能试验一次，不得重复使用。
3.2 温度对扭矩系数的影响
本桥采用扭矩法施工，用扭矩来控制高强度螺栓终拧的预拉力，在同一预拉力时，扭矩根据温度变化而变化。我们取做工艺试验的同批M30高强度螺栓50套，分成10组，每组5套，利用温控设备调整试验温度，测定高强度螺栓的扭矩系数，数据如表2所示。
从上表2试验数据中可以得出，随着温度降低，同批高强度螺栓的扭矩系数不断变大，这就需要我们严格控制高栓施工。
4 施工控制
4.1 施拧扭矩及检查扭矩确定
因为扭矩法是受到很多因素影响的，尤其是自然环境气候等影响较为明显，还有高强度螺栓本身的质量和施拧工具也有很多讲究，所以我们必须根据进场高强度螺栓扭矩系数工地复验、工艺试验、终拧试验、比对试验及近期天气情况，在目前天气情况下，确定近期施拧终拧扭矩，初拧扭矩按终拧扭矩一半来控制。检查扭矩等于施拧终拧扭矩乘以紧扣比。
4.2 施拧过程中的控制要点
本桥高强度螺栓施拧全部采用扭矩法施工，分初拧和终拧两次施拧，桁梁接头先对位，用冲钉将板束间栓孔重合后方能进行穿设螺栓和施拧。穿放冲钉时用小锤轮番轻击冲钉，使杆件孔眼重合，严禁用大锤猛击冲钉强行过孔。钢梁拼装时主桁杆件对位后要先在四角打入4个定位冲钉并穿4～6个工具螺栓把板缝夹紧，然后再按规定打入冲钉和穿高栓，防止打入冲钉将板缝撑开，以免拧紧螺栓时板层难以靠紧影响工程质量。高强度螺栓初拧的目的是为了既可把板缝夹紧，又在终拧时无需松扣，同时使电动扳手不能带过大负荷启动。初拧值取终拧值的50%，每个螺栓初拧后须及时在螺杆头部做点标记，之后对已初拧完螺栓做点并划线标记（做点或划线均用白色油漆，划线方法为沿螺杆、螺母棱角、垫圈划一直线，便于终拧后检查螺母，垫圈转动情况）。终拧扭矩值是在保证螺栓的设计预拉力前提下，通过试验确定所得，考虑施工误差及螺栓预拉力损失，高强度螺栓的施工预拉力为设计预拉力的1.1倍，即终拧扭矩M=1.1K·N·d。终拧采用扭矩法，使用电动扳手完成（不能使用电动扳手的部位可用带响扳手或数显扳手），自中间向四周将初拧后的螺栓拧至终拧值，终拧并检查合格的螺栓群，在螺杆头部划线做出标记（红色油漆），以便检查有无漏拧情况。无论使用电动扳手或带响扳手，均从螺栓群中心向外扩展逐一拧紧，否则影响螺栓群的合格率。螺栓施拧过程中应用扳手卡死螺栓头部，防止螺杆随扳手一齐转动。对不同扭矩系数使用不同扭矩值的扳手进行施拧。对高强度螺栓应加强管理，同一批号的高强度螺栓、螺母、垫圈使用于一个部位，不要混用。
5 结论及建议
我们对同批可靠稳定的高强度螺栓进行了大量试验，并对其进行了总结：（1）高栓施工质量要求严格，建议选择质量可靠、稳定的生产厂家；（2）早晚温差较大的地区建议白天施工；（3）靠近江河地区，早晚湿度较大，连接副表面状态易发生改变，造成扭矩系数离散，应在施拧过程中加强控制，建议在施拧板面露水散退后进行施工；（4）高栓施工过程中要根据现场温度变化适时调整终拧扭矩，确保施拧高强度螺栓的终拧预拉力满足设计要求。
参考文献
[1] 铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定（TBJ214-1992）[S].
[2] 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母及垫圈技术条件（GB/T1228～1231-2006）[S].
[3] 钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）[S].
汽车高强度结构件热冲压生产线 篇7
采用热冲压成形集成控制成套装备生产线生产的汽车结构件, 具有超高强度、高硬度、轻量化 (厚度比普通钢板减薄可达35%) 、几乎无回弹 (制造精度高) 等诸多优点, 技术优势十分明显。此外, 冷冲压中需要多套模具多次成形的冲压件可用热成形工艺一次成形, 从而减少模具数量和成形工序。由于该项技术需要在热成形的同时, 给予足够的冷却速度进行淬火, 因而对设备和模具方面都有特定的要求。
2011年, 在国家科技重大专项课题“超高强度汽车结构件热冲压技术和装备生产线”的支持下, 我公司与长春伟孚特汽车零部件有限公司合作开展了超高强度汽车结构件热冲压技术和装备生产线的技术攻关, 并采用国产关键设备自主开发了装备生产线, 打破了国外技术垄断, 填补了我国在热冲压成形生产线成套装备生产线上的空白, 现在生产线已成功得到应用。
本文介绍了国产汽车高强度结构件热冲压生产线, 分析了生产线的构成, 阐述了生产线的关键设备及性能指标, 对生产线的性能与国外同类产品水平进行了比较, 生产线的主要性能指标已达到发达国家先进产品的技术水平, 甚至在某些指标上已超过国外产品。
生产线构成
项目组对超高强度汽车结构件热冲压技术和装备生产线相关技术进行了创新性研究, 解决了有关共性关键技术问题, 研制出了具有自主知识产权的节能型环式转底防氧化加热炉、专用水冷模具和变速可调高速液压机的高速、高效、稳定可靠的中央控制自动化生产线, 如图1所示。整条生产线的开发, 集成了液压机、工业炉、热处理、自动传送设备、冲压模具、汽车冲压工艺、系统自控等多领域的专家与技术, 采用现场总线工业网络控制技术联调各个关键设备, 可按照生产节拍和工艺参数, 实现稳定、可靠的热成形件大批量生产, 产量达60万件/年。生产线具有完全自主知识产权, 并具有低成本优势, 可替代进口热冲压生产线。与国外同类技术和生产线相比, 节能近30%, 可对预成形件进行模内淬火, 解决了许多在高温状态下不能成形的复杂结构件的成形疑难问题, 从而扩大热冲压成形件的应用范围, 可满足汽车及航空航天等行业的市场需求。
关键设备及性能指标
生产线由防氧化连续加热炉、高速传送装置、高速热冲压液压机、水冷热冲压模具等关键设备组成, 其系统架构如图2所示。
1.防氧化加热炉2.高速传送装置3.高速液压机4.水冷热冲压模具
1.节能型环式转底加热炉
加热炉为电气混合环式转底方式加热, 采用膨胀率极低的耐高温特殊材料作为充有防氧化气体高温加热炉的核心主轴。炉体设计过程利用红外温度测试、热电偶温度测试等技术, 分析了加热炉内部的空载温度分布, 确保满载温度分布达到最优。为了保证加热炉的可靠性, 还针对炉内关键耐热部件的耐高温性能、热疲劳性能进行测试和验证, 同时进行加热炉整体运行状态下可靠性试验, 确保了加热炉在大批量生产线上的可靠性。加热炉内部结构如图3所示, 其主要性能指标见表1。
2.高速传送装置
高速传送装置 (见图4) 采用直线往复的复合运动机构, 简单、灵活、可靠, 更便于不同产品的更换。夹持器的控制系统采用高可靠、稳定的PLC设备, 对外关联设备均通过Modbus协议, 使用通信的方式进行控制与连锁。针对不同尺寸、形状和重量的汽车结构件, 设计和制造了耐高温的端拾器。该端拾器与高速智能传送装置相配合, 在满足工艺要求的前提下, 完成高温钢板的抓取和传送工序。为实现可靠的大批量生产, 在中央控制系统下, 建立了高速智能传送装置的控制系统, 以及附带于传送装置上的温度监测装置。此温度监测装置与模具温度监控装置等综合在一起, 形成生产线上的温度采集系统, 用于在生产的同时记录温度工艺参数, 从而便于根据实际生产数据进行工艺优化、钢板性能预测、模具疲劳性能预测等。
3.高速热冲压液压机
高速热冲压液压机主机结构利用计算机模拟分析, 对整机、模具和冲压件的之间的耦合刚度进行分析, 使主机能够在强度、刚性、寿命等方面充分满足要求。液压缸密封设计采用“斯特封—Y形圈—导向环”密封组合方式, 确保液压机在高速运转下密封效果, 压力保持平稳。液压系统采用块位置的精确闭环控制、压力闭环比例控制等控制技术, 实现了比例调压、四角比例调压、压边比例滑块四角调压、变压力控制等功能。利用速度比例控制技术, 有效减少了速度转换时的冲击。高速热冲压液压机可实现滑块的运动压力、位移、速度可任意设定, 具有数显、数控功能, 滑块运行的重复控制精度达到±0.1mm。高速热冲压液压机如图5所示, 其主要性能指标见表2, 其中特殊要求为, 送料机构是能够与加热炉料片出炉节拍匹配的高速运动智能控制送料机构。
4.热冲压成形专用水冷模具
依次对冷却速度与模面温度的关系特性, 批量生产中模具表面在冷热交变条件下的疲劳破坏机制, 提高模具使用寿命的制造工艺技术, 水冷模具材料研制以及水冷管系成型新技术进行了研究, 形成了具有内部冷却水道的热成形模具结构。对腔内壁的管路进行了优化设计, 如沿热冲压件形状均匀分布的冷却水道管系等。开发出了冷却管系成形的新技术, 可使管系制造成本降低, 模具寿命提高, 冷却水流通顺畅、温度场分布均匀, 模内淬火马氏体化均匀。热冲压成形模具材料采用导热率高、热稳定性好的材料, 模具型面冷却速度≥100℃/s, 寿命达20万次以上。
生产线水平对比
所开发的设备已在长春伟孚特汽车零部件有限公司进行了试用, 效果良好。与国外同类产品相比, 开发生产线主要性能指标已达到发达国家先进产品的技术水平, 甚至在某些指标上已超出国外产品。表3为本生产线与国外生产线的性能对比。
结语
高强度结构钢 篇8
关键词：高强度螺栓连接副,栓接,钢结构
高强度螺栓连接目前在钢结构中广泛使用, 技术已比较成熟, 但在某些地方, 如在高强度螺栓连接副大量、高密度使用区域, 安装时也会遇到不少问题, 这些问题如得不到有效的处理, 就会影响到产品质量, 甚至结构安全。
本文以某港口钢结构塔架为例。如图1所示, 钢塔架重量约300 t, 高度约60 m, 柱与梁的材料主要为H形工字钢, 柱与梁、梁与梁之间的连接采用高强度螺栓连接, 整个塔架约850个高强度螺栓连接节点。
1 钢结构高强度螺栓安装规范要求[1,2]
1) 高强度螺栓连接副应按批配套使用, 并应具有出厂质量保证书。
2) 安装单位应按要求进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移试验和复验, 现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验。
3) 高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁, 不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、污垢等, 除设计要求外摩擦面不应涂装, 高强度螺栓安装不得在雨中进行。
4) 接触面间隙不得大于1 mm。
5) 高强度螺栓安装时, 螺栓宜自由穿入孔内, 当不能自由穿入孔内时, 应以铰刀扩孔, 扩孔数量应征得设计同意, 扩孔后的孔径不应超过1.2d, 严禁气割扩孔。
6) 高强度螺栓连接副的扭矩检查应在螺栓终拧1 h以后、24 h以前进行。检查数量:按节点数抽检10%, 每个被抽检节点按螺栓数抽检10%, 且不应少于2个。
2 安装过程常遇到的问题
1) 问题一:螺栓孔距要求高。图1的钢塔架, 约850个连接节点, 合计约1 700块连接板, 9 000个螺栓孔。大型钢结构工程的施工, 往往时间紧, 高空作业, 并且钢结构施工存在焊接变形、安装累积误差等的因素。如此多的零部件 (柱、梁和连接板等) 要保证它们在安装时顺利栓接, 是相当困难的, 对无法栓接的位置, 按工艺要求, 只能用铰刀扩孔, 由于时间紧, 高空作业施工难度大, 最后往往造成施工中的野蛮作业, 如用火焰切割进行扩孔。
2) 问题二:接触面不能完全紧贴。摩擦型高强螺栓连接, 摩擦面的抗滑移要求非常高, 必须保证接触面的紧贴。两块板接合面间隙不应超过1 mm。间隙在1 mm~3 mm之间时应磨成1∶10的缓坡, 使间隙小于1 mm。由于施工过程的累积误差, 所有的接触面间隙要控制在1 mm内是非常困难的, 在高空中对配件进行斜坡打磨, 大型钢结构如此多的节点板几乎是不可能做到的。如图1中的L1梁, A端与B端只要位置发生了一点变化, 接合面间隙就可能超出1 mm的范围。
3 工艺保证措施
1) 首先必须放好地样。预制件在胎架上 (主梁、副梁与连接板) 按地样要求制作装配好, 地样反映了构件真正的安装尺寸, 所有的连接板位置必须以地样为准。2) 连接板栓接孔采用“配钻”, 即两块或三块连接板重叠放置后一起钻孔, 使配对的孔具有一致性, 不会因钻孔加工误差造成孔的错位。图1中栓接位置有三种结构形式:主梁与主梁之间用两块连接板来连接、副梁与主梁上的连接板的连接、副梁与副梁上的连接板的连接。对于第一种形式, 主梁与主梁及连接板一起配钻;第二种形式, 副梁与主梁上的连接板一起配钻;第三种形式, 副梁与副梁上的连接板一起配钻。3) 地面预安装。预制件制作完成后, 相临构件在胎架上根据地样先进行预装, 预装是吊装前的最后一道工序, 如预装顺利就可保证吊装工作的顺利完成。
4 结语
经过“放样”“配钻”和“地面预装”三道工序, 构件在安装时可顺利进行, 而没有经过这三道工序的, 安装时往往会出现上述提到的两个问题, 合理、科学的工艺方法不仅缩短了施工工期, 而且是工程质量的重要保证。
参考文献
[1]周学军, 顾发全, 王示.钢结构工程施工及验收规范应用指导[M].济南:山东科学技术出版社, 2004.
高强度结构钢 篇9
1 测试原理
高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓, 大六角高强螺栓属于普通螺丝的高强度等级, 而扭剪型高强螺栓则是大六角高强螺栓的改进型。高强螺栓的施工必须先初紧后终紧, 初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手。为保证螺栓连接的安全性, 依据高强螺栓的检验规范《钢结构工程施工质量验收规程》 (GJ50205-2001) 施工前对高强螺栓扭矩系数进行复检, 以确保高强螺栓的性能指标不低于制造时的标准和设计要求。
1.1 实验理论依据
T1:为克服螺纹副相对转动的阻力矩; :T2为螺母支撑面上的摩擦阻力矩。则施加于螺母上的施拧扭矩值T为:
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螺栓扭矩系数K为:
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则: T=P·d·K
其中:d:为螺栓的公称直径;d2:螺纹中径;D0:螺母支撑面的外径;d0:螺栓孔直径;λ:螺纹升角;f:摩擦面的摩擦系数;φ:螺栓副的当量摩擦角;P:螺栓连接所需要的预拉力。
螺栓承受的轴向拉力达到最大允许值P为螺栓材料屈服强度的50%～70%。依据《钢结构工程施工质量验收规程》 (GJ50205-2001) , 螺栓连接所需要的预拉力P应符合表1规定:
1.2 测试系统的组成
(1) NJ-100B扭转试验机。
(2) 自制轴力计。
(3) DH3818静态应变仪
轴力计的构造及原理:轴力计由一个弹性元件和粘贴于其上的电阻应变片组成。弹性元件感受被测量机械量的大小与符号, 在弹性元件中产生相应的应变, 然后再由应变片把弹性元件的应变转换为电阻的变化。通过静态应变仪将电阻变化量直接转为应变变化量。由于应变片的电阻值随着L变化
undefined, 并且产生的电阻变化量△R与所产生的应变关系为undefined (其中K为电阻应变片的灵敏系数) 。则该全桥电路应变输出式为:
ε读= 4 (1+μ) ε实
(其中ε读=为应变仪的读数、ε实为弹性元件的实际应变读数、μ为弹性元件的泊松比)
此电桥连接方法利用了电桥的加减特性, 即可消除力的偏心又实现工作片温度补偿, 大大提高了测量的灵敏度。
2 实验准备
首先对实验仪器, 自制轴力计的标定。利用DH3818应变仪及微机控制电液伺服万能材料试验机对轴力计进行标定。得出轴力和应变的关系式。
3 试验方法
某单位送检规格等级为10.9S ;M24 ×90的高强度大六角头螺栓连接副8套。我们对其进行复检。
将单根被测螺栓装入测试仪器NJ-100B扭转试验机及轴力计中, 连接DH3818静态应变仪, 进行试验。 (如下图)
打开电源进行实验加载, 依据规范10.9S ;M24螺栓预拉力P为206-250KN的规定, 本组实验预拉力P为234KN。当轴力计显示P为234KN 时, 结束加载, 读出扭转试验机度盘上对应的扭矩, 即为施拧扭矩值T。
如此方法依次对其它螺栓分别进行检验。
本组最终实验结果如表3:
根据公式计算:T=P·d·K
同批扭矩系数平均值为:undefined (式中:n为试件个数)
同批扭矩系数的标准差为:undefined
4 结果分析
依据GB50017-2003 GB50205-2001及JGJ 82-91 “高强度大六角头螺栓扭矩系数平均值应为0.110-0.150, 标准偏差小于或等于0.010。”的规定。本次送检高强度大六角头螺栓扭矩系数在规范规定范围内, 其结果符合规范要求。其标准偏差为0.005, 检验合格。
K就是扭矩系数, 它是螺栓质量 (螺杆、螺母、垫圈以及螺纹加工、热处理、表面质量等) 的综合表现。它反应了螺栓连接副的施拧扭矩值T和预紧力的关系。K与P成反比, K值过大, 预紧力P达不到施工的要求。K值过小, P大这样会导致杆件变形损坏。
在工程上钢结构越来越被广泛应用 , 但由于不同施工单位技术水平良莠不齐、各类钢铁厂产品质量波动性大等原因, 也经常出现这样那样的质量问题, 因而钢结构质量问题也越来越被人们所关注。因此为保证螺栓连接的安全性, 施工前加强对高强螺栓扭矩系数进行复检是非常重要的。
参考文献
[1]GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社, 2001.
[2]濮良贵.机械零件北[M]京:高等教育出版社1982.67-69.
[3]潘少川.刘耀乙.钱浩生.实验应力分析[M].北京:高等教育出版社, 1998.
[4]贾贤安.李昊.袁皖安.高强螺栓扭矩系数影响因素的实验研究[J].机械工程师2004.2.
[5]张汝一.陆耀桢主编.实验应力分析[M].北京:机械工业出版社.1981.72-80.
[6]陈童.薛颖颖.潘晓铭.螺栓连接受力分析[J].职业圈2007.10.
[7]王启余.轻钢结构中高强螺栓的检测[J].科技信息.
高强度结构钢 篇10
随着各类大型复杂钢结构工程的不断涌现,高强度钢材厚板开始大量使用。高强度钢板采用了新的钢材生产工艺,加入Nb、V及Ti元素为代表的微合金,提高钢材屈服强度;同时使S、P、N、H、O等杂质元素含量和碳含量较低,且钢材具有更高的洁净度,改善了其塑性和韧性,降低了含碳量。以此新工艺开发的高强度钢材一般屈服强度标准值大于460MPa[1]。与此同时,各种高强度、异形复杂截面构件的现场焊接也越来越多,焊接难度越来越大,特别是多杆件汇交形成的复杂节点更是加大了钢结构的施工难度;一些超长、超厚焊缝在施工现场进行焊接也随之出现,对施工技术方面也有着较高的要求[2]。本文就高强度钢材厚板钢结构焊接特点进行阐述,并针对其特点,探讨焊接过程中的一些控制措施。
1 焊接特点
1.1 可焊性较差
Q460以上的钢为低合金高强度钢,正火处理,碳当量在0.47%以上。这种高强度钢材在焊接时存在一定的淬硬倾向,非常容易产生冷裂纹,焊接性较差。在焊接融合区是最薄弱的部分,有明显的化学和物理不均匀性,组织性能突变等。
1.2 构件焊接残余应力与变形大
当钢材的厚度超过100mm以上时,整个构件截面中,钢材的截面所占的比重比较大,如果大多数的焊缝采用外侧单面坡口的施焊工艺进行焊接,就会造成结构焊接完成后产生残余应力,当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时,这一区域的材料就会产生局部塑性变形,导致的后果就是,它不能再承受外载能力,缩小了结构的有效截面积,进而造成了结构的低刚度,致使构件形成不小的残余变形。如果结构形式不简单,各个单体结构若属于“复合型”构件,那么焊接应力方向不一致的情况是非常有可能出现的,纵、横、上、下立体交叉,相互之间影响,这样就不难致使构件发生变形了。对于超厚钢板焊接结构而言,如果不能很好的控制焊接变形,那么带来的直接后果就是构件的外形尺寸精度与规范的差值偏差非常的大,不仅构件质量不符合设计与规范的要求,而且还会给施工安装造成非常大的麻烦,尤其当构件受外部荷载以后。
1.3 易产生焊缝裂纹
和薄板相比,厚钢板在焊接时有一下特点:(1)施焊作业时间长;(2)焊缝单面施焊熔敷金属量大;(3)焊接残余应力大;(4)拘束度较大;(5)节点复杂。
在施焊时,焊接过程中的温度控制不好,容易产生热裂纹与冷裂纹,有的甚至在焊接完成几天后才出现延迟裂纹。尤其对于出现大量厚板和薄板焊接成T形截面的这种情况,由于两者厚度相差较大,焊缝的质量难以保证,因此,必须采取特殊工艺措施进行处理。
1.4 易产生层状撕裂
厚板出现层状撕裂主要还是在焊接过程中及焊接后期出现,特别是角焊缝。万一由于某种疏忽,使构件层状撕裂,那么其造成的后果是相当严重的,处理的结构是只能将其报废。在工程中会经常看到层状撕裂缺陷发生在钢板厚度方向的“十字角接和T形角接”接头上。那么我们怎样才能有效地防止层状撕裂和裂纹情况的出现呢,经研究发现,最主要的方法是要对焊接质量进行严格把关,制定合理的焊接工艺。
2 控制措施
基于高强度厚板焊接在焊接中表现出的一些特性,需要根据实际情况制定相应的合理施工控制措施,包括:下料切割及坡口控制、温度控制、变形控制、残余应力消除等。
2.1 下料切割、坡口控制
对于厚板的下料切割过程一定要严格把关,慎重选择厚板焊接坡口形式。厚板切割具有什么样的质量对于结构组装有着直接的影响。厚板切割,端面厚,坡口尺寸如果偏大,精度值严重过超出规定的要求,会使焊缝间隙过大、坡口角度也过大,使焊接工作量增多;如果坡口角度偏小,那么就不能达到标准的熔深。此时主要采取的措施有:
(1)“小坡口”措施。即在不增加坡口角度的情况下,尽可能增大焊脚尺寸;在满足设计要求焊透深度的前提下,坡口角度和间隙应尽量小,且坡口一般应避开板的中心区域。
(2)当不同厚度的钢板进行对接时,当较厚板件与较薄板件厚度之差大于3mm时,采用“作坡”,即对厚板进行削斜过渡。
(3)焊前检查焊缝坡口质量,检查坡口边缘是否光滑,被焊接头区域附近的母材应无油污、铁锈、氧化皮及其他外来物。
在进行组装焊接时,运用上面所讲的坡口控制措施,除了可以使焊缝连接强度平稳过渡,防止因连接强度突然发生变化而使应力集中、构件破坏的情况发生;还能够降低层状撕裂情况发生的可能性,有利于创造高质量的焊接。
2.2 温度控制
厚钢板在焊接前,钢板的温度较低,施焊时,电弧的温度过高,导致温度分布不均匀,焊接接头存在淬硬组织,且存在有较大的焊接拉应力,导致钢材性能变脆,从而产生冷裂纹。因此,在焊接前,厚板必须进行预热。先预热一下构建再进行焊接,可以使温差变小,还能够使冷却速度变慢,这两方面都能使焊接残余应力变小。最小预热温度根据板材厚度的不同来确定。
(1)焊前预热及层间温度的保持宜采用电加热器、火焰加热器等加热,预热的加热区域应在焊接坡口两侧,宽度为焊接头中较厚板的两倍板厚以上,且不小于100mm。当用火焰加热器预热时正面测温应在加热停止后进行。加热点应尽可能在施焊部位的背面。
(2)当母材表面温度低于0℃(板厚大于30mm时可为5℃)时,在加热区域,应将母材预热至大于21℃。
(3)厚板对接焊后,应迅速进行后热处理。这样可使焊前渗入熔池的扩散氢迅速逸出,防止焊缝及热影响区出现裂纹。
(4)由于厚板温度的冷却速度较快,焊接过程中应严格控制温度,使焊接的层间温度一直保持在200~300℃之间。为了随时对焊接点的前后方向、侧面进行测温,采用数显测温仪来测量预热和层间温度。
(5)同一焊缝应连续施焊,力求一次完成,不能一次完成的应注意焊后缓冷,再次焊接前必须重新进行预热,焊后采用石棉或加热板使焊缝缓慢冷却。
2.3 焊接过程控制
(1)定位焊:厚板在定位焊时,应提高预加热温度,加大定位焊缝长度和焊脚尺寸,以此来防止在定位焊时,周围的“冷却介质”能很快的将厚板的温度冷却下来,这样就会造成应力集中,产生裂纹,还会破坏材质。
(2)多道多层焊:在厚板焊接过程中,应坚持多道多层焊,严禁摆宽道。摆宽道焊接对焊缝拘束应力大,没有足够大的焊缝强度,这样就不难使焊缝开裂的现象发生,还很容易产生延迟裂纹。而多层多道焊可有效改善焊接过程中应力分布状态,保证焊接质量。
(3)焊接过程中检查:厚板焊接时,要完成一个构件,需要的时间大约为几个小时甚至几十个小时,因此一定要高度重视焊接期间的中间检查,这样才能随时发现问题,随时解决问题。
(4)焊后检测:要在焊后大于等于48小时的时间内进行超声波无损检测,这样做的目的是防止延迟裂纹构件的破坏,此外,如果能赶上进度,在构件出厂前再检测一次,以便更好地保证构件符合标准。
2.4 变形控制
对于超厚板焊接结构而言,如果不能很好的控制焊接变形,那么带来的直接后果就是构件的外形尺寸精度与规范的差值偏差非常的大,构件质量不符合相关设计要求。控制焊接变形的主要措施有:
(1)合理的施焊顺序。为了有效防止焊接应力和焊接变形,有一种非常好的方法就是选择合理的施焊顺序。依据各种焊接方法,遵循“分散、对称、均匀”的原则,制定不一样的焊接顺序。
(2)采用反变形。根据焊件焊后可能产生变形的方向和大小,在焊接前使焊件做大小相同,方向相反的变形,以抵消或补偿焊后发生的变形,使之达到防止焊后变形的目的,这种方法称为反变形法。厚板的变形一般比较难校正,为了不造成较大的校正工作量,可在板件拼装前将上下翼缘板预先设置反变形,经过反变形后,构件焊后基本可以使翼板回复至平直状态。
(3)控制角变形。全融透焊缝范围大的超厚钢板在焊接后,上下翼缘板外伸部分会出现不小的角变形。为了控制角变形,一定要对每条焊缝正反两面分阶段反复施焊,或对同一条焊缝分两个时段施焊。施焊时,要认真仔细的盯着其角变形情况,最大限度的避免焊接变形,减小焊缝内应力。
2.5 消除残余应力
在厚板焊接中,构件内的焊接残余应力会极大地降低构件的承载能力和抗疲劳强度,造成结构脆性断裂。在结构承受外部荷载过程中,残余应力的存在导致构件失稳、变形甚至破坏。因此,在加工时,应采取措施进一步消除残余应力:
(1)喷砂除锈。除锈时,采用喷出的高压铁砂束对构件的焊缝及其热影响区反复、均匀地冲击,可以消除构件部分残余应力。
(2)超声波振动。超声波振动对消除焊接残余应力极为有效。
(3)振动时效。构件承受变载荷应力达到一定数值,经过多次循环加载后,结构中的残余应力逐渐降低,即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。此方法不受工件尺寸、形状、质量等限制。
(4)局部烘烤。在构件完工后对其焊缝背部或两侧进行烘烤。
(5)整平工件。为了有效消除收缩应力,在整平过程中,加大对工件切割边缘的反复碾压。
(6)焊后锤击。焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域,使金属展开,可以使焊接残余应力明显变小。
对构件消除焊接残余应力后,对焊缝边缘的残余应力进行检测。
3 结语
高强度钢材厚板钢结构在我国近些年的发展,已充分显示出这类结构的众多特点和优势。随着高强度钢材厚板在高层民用建筑施工中的广泛应用,通过不断的研讨及总结施工经验来进一步完善和提高施工安装及工艺水平,高强度钢材厚板施工工艺和技术将会越来越成熟。
摘要：高强度钢材厚板钢结构近年来得到了广泛的应用,钢结构施工工艺和方法也有了很大提高。本文介绍了高强度钢材厚板的焊接特点,探讨了其施工控制措施。
关键词：高强度厚板,钢结构,厚板焊接,施工控制
参考文献
[1]施刚,班慧勇,石永久,王元清.高强度钢材钢结构的工程应用及研究进展.工业建筑,2012.1.
[2]温歌丰,陈伟.从央视新台址看高强超厚钢板焊接工艺.工程质量,2007.No.4(B).
浅析塔式起重机高强度螺栓连接副 篇11
[摘要]连接副是机械结构中的重要结构，广泛应用于所有机械。高强度螺栓连接作为塔式起重机的重要连接副，它的性能直接影响着塔机的安全，因此应该引起足够的重视。本文主要通过理论分析，讲述了在塔机安装过程中连接副安装应该注意的事项。
[关键词]高强度螺栓 预紧力 塔式起重机
[中图分类号]TH2 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0176-01
塔机工作状态极为复杂，长期处于高强度、超负荷工作状态，因此对它的连接副的稳定性提出了一定的要求，许多安装单位未能规范作业程序为事故埋下了隐患。2010年7月，我院检验人员在对浙江某公司安装的4台塔式起重机进行安装监督检验时发现，其回转支承与基座连接采用m24的10.9级高强度螺栓连接，除采用双螺母防松外（厚螺母在内侧，薄螺母在外侧），另加了普通弹簧垫圈，该公司对塔机连接副的安装违反了多条规定。本文探讨了塔式起重机连接副的选择和安装要求，规范作业流程，以保证塔机的工作安全性。
一、高强度螺栓
建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强螺栓连接，不可重复使用，一般用于永久连接，通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度。高强度螺栓连接具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳、以及在动力荷载作用下不致松动等优点，是很有发展前途的连接方法。与普通螺栓不同，高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽，使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力，通过螺帽和垫板，对被连接件也产生了同样大小的预压力。在预压力作用下，沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力，显然，只要轴力小于此摩擦力，构件便不会滑移，连接就不会受到破坏，这就是高强度螺栓连接的原理。
它是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的，为使接触面有足够的摩擦力，有两方面的影响因素必须提高构件的夹紧力和增大。
（1）构件接触面的摩擦系数。试验表明，摩擦系数主要受接触面的形式和构件的材质影响。为了增大接触面的摩擦系数，施工时常采用应喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接范围内构件接触面进行处理。
（2）构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的，所以螺栓必须采用高强度钢制造，这也就是称为高强度螺栓连接的原因，安装过程中施工单位应注意预紧力的控制。
二、高强度螺栓的正确安装方式
1、根据GB/T 1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》，“每一连接副包括1个螺栓、1个螺母、2个垫圈，并应分属同批制造”，即这两个垫圈应采用符合GB/T 1230-2006《钢结构用高强度垫圈》的高强度垫圈；
2、对顶螺母是靠增大摩擦力来防松的另一方法。如下图所示，当拧上一个螺母时，螺母螺纹牙形的上侧与螺栓螺纹牙接触，拧上第二个螺母（称为副螺母或防松螺母）后，第一个螺母（主螺母）变为螺纹牙形的下侧与螺栓牙接触，而第二个螺母螺纹牙形的上侧与螺栓螺纹牙接触。因此，螺栓上的轴向载荷全部或大部由副螺母的螺纹牙承受。同时可以看出，只有当副螺母的拧紧力矩大于或等于主螺母的拧紧力矩时，副螺母才会受载，才能产生防松作用。同样的道理，对于采用对顶螺母防松的螺栓连接，不应把薄螺母作为副螺母，因为副螺母是作为主要承受载荷的部件。为了不装错，再考虑到扳手厚度比薄螺母厚，主副螺母都使用标准螺母较好。对顶螺母防松效果是最好的，但会造成螺栓长度增加、螺母数量增多，连接尺寸和质量增加。在安装过程中，要遵循初拧、复拧、终拧三步骤进行，以保证安装质量。
三、正确选择垫圈型式
在工程应用中，根据S/b即刚度不同进行分类，可以将弹簧垫圈分为三种，轻型弹簧垫圈（GB859）、标准型弹簧垫圈、重型弹簧垫圈。根据《弹簧垫圈对受轴向载荷的紧螺栓联接承载能力的影响》，弹簧垫圈由其几何形状，可以认为它是一个弹簧簧丝断面为矩形的单圈圆柱螺旋压缩弹簧。所以，它的力学特性在压平之前，完全可以用圆柱螺旋压缩弹簧的分析方法。
根据JG/T 5057.40-1995《建筑机械与设备高强度紧固件技术条件》，“A6.2当使用8.8级或9.8级螺栓时，一般不允许采用弹簧垫圈防松。使用其他性能等级的螺栓，绝不允许采用弹簧垫圈防松”。根据该标准，其他性能等级的螺栓是指性能等级为10.9和12.9的螺栓。为何如此规定，原因在于弹簧垫圈的应力面积小，8.8级以上等级螺栓副的预紧力和工作中承受的载荷大，单位面积的压强大，在使用中容易造成连接面被压塌、弹簧垫圈粉碎，使连接副松动。
下面我们以m24的10.9级高强度螺栓为例进行理论分析。
根据JG/T 5057.40-1995《建筑机械与设备高强度紧固件技术条件》表A4查得，m24的10.9级高强度螺栓预紧力值为230kN，根据GB/T 931987《标准型弹簧垫圈》，d=24.5～25.5mm（取大值偏安全），S（b）=6mm，则弹簧垫圈压平后受力截面积为268.47mm2，施加预紧力230kN后弹簧垫圈应力为856.7N/mm2。
根据GB/T 1222-2007《弹簧钢》，65Mn的抗拉强度不小于980 N/mm2。根据《机械设计》，65Mn的Ⅲ类弹簧许用切应力为0.5倍抗拉强度，即490 N/mm2<856.7N/mm2，弹簧垫圈被压碎。
因此实际使用中如果采用了弹簧垫圈，就会出现两种情况：
（1）按照设计预紧力拧紧，则导致弹簧垫圈被压碎，连接失效，时间长了连接副出现间隙；
（2）施加的预紧力不够，保证弹簧垫圈不被压碎，但是螺栓容易产生松动。
无论哪种情况，均会导致回转支承与基座之间产生间隙，将导致塔机重心前移，塔身所受弯矩大幅度增加，可能导致事故发生。
因此螺栓、螺母、垫圈配合使用时，塔机在安装螺栓时禁止使用弹簧垫圈，而应选用经过调质的平垫圈。许多人在认识上有个误区，认为弹簧垫片能起到防松的作用，因而一般选用它做垫圈，其实不然，弹簧垫片无法满足强度要求，易出现元件失效等缺陷。
高强度螺栓连接间隙非常小，且对安装面的平面度和刚性要求极高，若使用弹簧垫圈就会破坏螺栓受力的中心性，如右图所示，同时也减少螺母对连接零件的施压面积和刚性，降低螺栓的连接强度。实践证明，选用经调质的平垫圈比弹簧垫圈的效果要好得多。
平垫圈通常是各种形状的薄件，用于减少摩擦、防止泄漏、隔离、防止松脱或分散压力，当有的部位拧紧轴向力很大时，易使垫圈压成碟形，这时可改用材料和提高硬度来解决。
四、结论
高强度混凝土强度检测技术 篇12
根据我国相关规程的定义,高强度混凝土是指采用水泥、砂、石、高效减水剂等各种外加剂和粉煤灰、超细矿渣、硅灰等矿物掺合料,利用常规工艺进行配制的C50～C80级混凝土。混凝土结构实体强度一般是以混凝土试块强度检测结果表示,而高强度混凝土实体强度的检测方式只有钻芯法。运用钻芯法进行高强度混凝土检测,则会对混凝土结构造成一定的破坏,不适用于大范围、大面积的强度检测工作。
2 高强度混凝土强度检测常用的方法及设备
目前我国常用的高强度混凝土结构实体检测方法有两种,分别是钻芯法和回弹法。钻芯法的主要检测设备是钻芯机,其主要检测原理是在高强度混凝土结构物上钻取一定数量的混凝土芯样,并把芯样进行切割、修补、磨平和养护后,把经过处理后的芯样放在压力机上进行混凝土抗压强度试验,确定混凝土抗压强度。而回弹法的检测设备主要是中型回弹仪和重型回弹仪两种。
3 高强度混凝土强度检测工作中存在的问题
3.1 高强度混凝土强度检测标准及原则
一般地,混凝土强度设计等级在C50以上才算是高强度混凝土,而实际混凝土结构施工过程中,由于受各种因素影响,部分结构实体混凝土强度远远高于50MPa,而有的则达不到50MPa。如果选用回弹法进行检测的话,则需要按照相关的规程作为基本依据,综合高强度混凝土的实际情况选择合适的回弹仪进行检测。
3.2 高强度混凝土强度检测设备选择
若高强度混凝土强度检测是为了某些施工质量有问题、有争议或者为司法工作提供仲裁依据等情况提供结果,那么一般会选用钻芯法对高强度混凝土进行强度检测。使用钻芯机钻取混凝土芯样,芯样经处理后在压力机上进行试验,最后得出检测结果。如果进行强度检测是为了对高强度混凝土结构质量一般性能的检测,又或是进行高强度混凝土结构大范围质量普查,可采用回弹法进行强度检测。
3.3 回弹法检测结果准确度过低
和其他的高强度混凝土强度检测技术相比,钻芯法的检测结果比较准确,而且其检测结果可作为混凝土强度检测的最终依据。而回弹法检测结果准确性相对较低,一旦检测结果受到专业人员争议时,还需用钻芯法进行修正或验证检测。在实际的检测过程中,对60～80MPa这个范围之内的高强度混凝土结构实体,优先使用重型回弹仪进行检测,其检测结果的准确度较高。
4 高强度混凝土强度检测结果的对比
4.1 中型与重型回弹仪对比
进行试验过程中,选取了两个工程的3个预制混凝土构件作为样品。构件混凝土设计强度等级均为C50,采用泵送预拌混凝土浇筑,粗骨料为5～25mm碎石,严格按照相关要求进行洒水自然养护,龄期约为90d。其中,中型回弹仪的高强度混凝土强度检测结果较低,混凝土强度换算值平均低约12MPa。经过多次检测发现,在使用中型回弹仪时会出现一个或多个测区的混凝土强度大于60MPa,这一问题导致高强度混凝土强度检测结果不准确,无法给出高强度混凝土结构实体的推定强度。这一问题的出现,意味着中型回弹仪的检测范围已超出了标准,所以回弹法并不适用于这些测区。因此,当高强度混凝土强度在55MPa以上,对应的中型回弹仪回弹值超过47MPa时,建议使用高强回弹仪进行检测。
4.2 高强度混凝土结构实体回弹法与钻芯法对比
在进行高强度混凝土强度检测中,选用标称动能为5.5J的ZC-1型高强回弹仪进行检测,在完成检测后采用钻芯法对检测结果进行修正。随机选取了12个测区,先进行回弹测试,然后在测区上钻取混凝土芯样进行抗压试验。混凝土设计强度等级为C50,采用预拌泵送混凝土,预制构件采用蒸汽养护3d后出池,继续洒水自然养护至28d,混凝土龄期约180d。结果显示,回弹测区强度换算结果高,钻芯法检测结果强度低,差值平均在10MPa左右。其中有3个混凝土芯样的抗压强度比回弹结果低18MPa左右。分析原因可能是在钻取混凝土芯样时的扰动过大,芯样有一定损伤。剔除这3个芯样后,两种方法平均差值在7MPa以内。
4.3 混凝土强度检测曲线的验证
在验证混凝土强度检测曲线时,选用等级均为C50的预制混凝土T梁和空心板梁作为检测样品,并选用标称动能为5.5J的ZC-1型重型回弹仪,共检测了49片T梁和16片空心板梁,每片T梁上布置了24个测区,每片空心板梁上布置了10个测区,两种方法的混凝土强度推定值结果的一致性极高,差值大部分在±2MPa以内。按测区强度换算值进行统计,共有1336个回弹测区,测区强度换算差值大于2MPa的测区有37个,仅占总测区数的3%;差值在2MPa以内的共有1299个测区,占测区总数的97%。经过这一验证结果可得,高强混凝土强度检测技术规程可用范围广泛,其强度相对标准差和平均相对误差均低于标准中的规定值。
4.4 高强度混凝土试件回弹法检测与抗压强度试验对比
试验时,选用了标称动能为5.5J的ZC-1型重型回弹仪和压力试验机进行对比,并使用27组共81块150mm×150mm标准养护28d的高强混凝土试件作为样品。试件先放在压力机加压至100kN,用重型回弹仪进行回弹测试,然后进行抗压强度试验。根据试验结果数据汇总和这两种方法检测数据差值分布统计可得出,重型回弹仪检测结果与抗压强度结果是一致的。这两种方法差值大部分在±7MPa以内,共有59个试件,占对比试件数量的73%。有7个试件差值大于10MPa,占对比试件数量的9%。在这81个试件中,有一个试件抗压强度低于回弹强度24.7MPa,经过详细的分析可知,造成这一现象的主要原因可能是试件局部有缺陷。这个对比试验说明高强回弹方法在试件强度检测的应用中的准确度高。这主要是因为在制定回弹法测强曲线时,使用的是试件回弹与抗压强度对比,与这次实验的条件近似,所以结果接近,准确度高。
5 结束语
在建设工程中,混凝土结构的质量十分重要,因此对其强度进行检测能够有效确保高强度混凝土在施工过程中不受外界的影响而降低自身的质量。不论采取哪一种方法对高强度混凝土进行检测,其试件的取样、制作、养护工作以及抗压试验等多项工序都不能掉以轻心,须以科学的高强度混凝土的施工工序完成,才能确保检测工作的准确性。
参考文献
[1]GB/T9138—2015,回弹仪[S].
[2]JGJ/T294—2013,高强混凝土强度检测技术规程[S].