锅炉钢架高强度螺栓连接施工工艺.docx
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锅炉钢架高强度螺栓连接施工工艺
目 录
一、总则
二、编制依据
三、一般要求
四、高强度螺栓施工工艺
五、高强度螺栓施工质量的检查验收
六、高强度螺栓施工质量的检验和评定
1总则
1.1为了保证采用高强度螺栓连接的锅炉钢架安装质量，指导现场施工，特制定本工艺。
1.2本工艺适用于电站锅炉钢架的安装，工程项目除执行本工艺外，还应符合国家、行业有关的标准、规范的规定。
2编制依据
锅炉钢架安装图纸及安装说明书
《电力建设施工及验收技术规范》锅炉机组篇DL/T5047-95
《火电施工质量检验及评定标准》锅炉篇（95版）
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JCJ82-91
3一般要求
3.1人员培训
3.1.1由于高强度螺栓施工技术要求比较高，操作者必须严格按工艺标准规定进行操作，为了正确掌握高强度螺栓安装工艺标准，应对所有操作者进行培训。
3.1.2培训内容
1）高强度螺栓的使用特点和要求。
2）高强度螺栓的扭矩数和磨擦系数。
3）高强度螺栓紧固工艺要点和原则。
4）高强度螺栓的储运、保管和现场使用要求。
5）高强度螺栓扭矩扳手的性能和使用。
6）高强度螺栓电动扳手的性能和使用。
7）高强度螺栓紧固后的自检自查要求和检查方法、内容。
3.2高强度螺栓连接的主要工机具
3.2.1电动扭矩扳手及控制箱、手动扭矩扳手、扭矩测量扳手、手工扳手、钢丝刷、冲子、锤子、工具袋等。
3.3高强度螺栓的材料性能
3.3.1高强度螺栓的螺杆、螺母、垫圈是用高强度低合金钢制成的，螺栓加工后要经过淬火、回火等热处理，因此材料应具备以下条件：
1）能满足规定的力学性能，具有良好的淬火、回火特性。
2）冷加工容易成型。
3）具有耐延迟裂纹的性能。
4）材质不受环境条件的影响。
5）具有耐冲击的性能。
3.4施工作业条件
3.4.1高强度螺栓连接摩擦面必须符合设计要求，摩擦系数必须达到设计要求。
摩擦面不允许有残留氧化铁皮。
3.4.2扭矩扳手的扭矩值应在允许偏差范围之内。
施工用的扭矩扳手，其误差应控制在±5%以内。
校正用的扭矩扳手。
其误差应控制在±3%以内。
3.4.3当施工采用电动扳手时，在调好档位后应用扭矩测量扳手反复校正电动扳手的扭矩力与设计要求是否一致。
3.4.4当施工采用手动扳手时，应每天用扭矩测量扳手检测手动扳手的紧固位置是否正常，检查手动扳手的显示信号是否灵敏，防止超拧或紧固不到位。
3.4.5高强度螺栓的安装施工应避免在雨雪天气进行，以免影响施工质量。
3.4.6大六角头高强度螺栓连接副应该当天使用当天从库房中领出，用多少领多少，当天未用完的高强度螺栓不能堆放在露天，应该如数退回库房，以备第二天继续使用。
3.4.7高强度螺栓在安装过程中如需要扩孔时，一定要注意防止金属碎屑夹在摩擦面之间，一定要清理干净后才能安装。
4高强度螺栓施工工艺
4.1高强度螺栓施工流程图（见附图1）
4.2高强度螺栓的验收与保管
4.2.1高强度螺栓出厂应具备出厂证明书，产品合格证，并应符合设计要求和国家标准、规范的规定。
4.2.2高强度螺栓、螺母、垫圈的外形尺寸应符合标准，可用游标卡尺直接检查外形尺寸。
4.2.3观察检查高强度螺栓的表面光洁度，应无麻面、毛刺、缺棱、螺纹损伤等缺陷。
4.2.4螺栓每批供应数量较大时，一般抽查率为5‰。
最大验收批为5000件。
4.2.5高强度螺栓、螺母、垫圈组成的连接副应尽量在本批内配套使用，必要时可用轴力计重新测定高强度螺栓连接副的扭矩系数。
4.2.6高强度螺栓运输过程中应轻装轻卸，防止损坏。
当包装损坏，螺栓污染时应用煤油清洗，开包时间较长，螺栓有锈蚀时应抽样检查紧固轴力。
4.2.7高强度螺栓应按批号存放，不得随便开包，不得混放混用。
4.2.8高强度螺栓应放在干燥、通风、防雨、防潮的场所保存，不得乱扔乱放。
4.3高强度螺栓的分类与特点
4.3.1高强度螺栓从外形上可分为大六角头和扭剪型两种，按性能等级分为8.8级、10.9级、12.9级等，目前我国使用的大六角头高强度螺栓有8.8级和10.9级两种，扭剪型高强度螺栓只有10.9级一种。
4.3.2大六角头高强度螺栓也叫扭矩型高强度螺栓，它的外形和加工尺寸与普通六角粗制螺栓是一个等级，螺母的尺寸比普通六角头螺母大一些，其力学性能和紧固后的扭剪型高强度螺栓完全一样。
它的紧固是用施工扳手来控制螺栓、螺母的紧固扭矩。
它的连接副是一个螺栓杆，二个垫圈和一个螺母组成。
4.3.3扭剪型高强度螺栓的螺头与铆钉头相仿，但它的丝扣端头设置了一个控制紧固扭矩的梅花卡头和一个能够控制紧固扭矩的环形切口，当紧固螺栓时，专用的紧固工具有二个大小不同的套筒，大套筒螺母，小套筒卡住梅花头。
两个套筒按反向扭转，螺母逐步拧紧，梅花头的环形切口受到越来越大的剪力，当达到所需的紧固力时，环形切口断裂，梅花头掉下，紧固完毕。
4.4高强度螺栓连接的技术要求
4.4.1高强度螺栓连接的构件应进行摩擦面处理，处理的方法一般有喷砂、喷丸、酸洗、砂轮机打磨等几种方法，处理后的摩擦面抗滑移系数应达到表3-1的要求。
表3-1 摩擦面抗滑移系数μ值
连接处构件摩擦面处理方法
构件钢号
Q235钢
Q345钢或16Mnq钢
15MnV钢或15MnVq钢
普通
钢
结
构
喷砂（丸）
0.45
0.55
0.55
喷砂（丸）后涂无机富锌漆
0.35
0.40
0.40
喷砂（丸）后生赤锈
0.45
0.55
0.55
钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面
0.30
0.35
0.35
注：
当连接构件采用不同钢号时，μ值按较低值取用。
4.4.2经处理的摩擦面，出厂前应按批作抗滑移系数试验，最小值应符合设计的要求；安装单位应复验抗滑移系数。
在运输过程中试件摩擦面不得损伤。
处理好的摩擦面，不得有飞边、毛刺、焊疤或污损等缺陷。
4.4.3高强度螺栓连接面板间应紧密贴实，对因板厚公差、制造偏差或安装偏差等产生的接触面间隙，应按表3-2的规定处理。
表3-2 接触面间隙处理
间隙大小
处理方法
1㎜以下
不处理
3㎜以下
将板厚一侧磨成1：
10的缓坡，使间隙小于1㎜
3㎜以上
加垫板，垫板上下磨擦面的处理应与构件相同
4.4.4高强度螺栓孔应比螺栓杆公称直径大1.0㎜～3.0㎜。
螺孔应具有H14（或H15）的精度。
制孔和孔距允许偏差详见表3-3、表3-4。
表3-3 高强度螺栓制孔允许偏差
序号
名称
公称直径及允许偏差（㎜）
1
螺栓
公称直径
12
16
20
22
24
27
30
允许偏差
0．43
0．52
0.84
2
螺栓孔
直径
13.5
17.5
22
24
26
30
33
允许偏差
＋0.43
0
＋0.52
0
＋0.48
0
3
不圆度
（最大最小直径之差）
1.00
1.50
4
中心线倾斜度
应不大于板厚的3%，且单层板时不大于2.0㎜，多层板叠组合时不大于3.0㎜
表3-4 孔距的允许偏差
项次
项目
允许偏差（㎜）
≤500
＞500－1200
＞1200－3000
＞3000
1
同一组内相邻二孔间
±0.7
±1.0
±1.2
±1.2
±1.5
±2
±3
2
同一组内任意二孔间
3
相邻两组的端孔间
注：
（1）在节点中接板与一杆件相连的所连接孔划为一组。
（2）通用接头――半个拼板上的孔为一组；阶梯接头――二接头之间的孔为一组。
（3）在两相邻节点或接头间的连接孔为一组，但不包括
（1）、
（2）所指的孔。
（4）受弯构件翼缘上，每1m长度内为一组。
4.5高强度螺栓施工扭矩的规定
4.5.1当采用扭剪型螺栓时就是梅花卡头掉落时扭矩，不需要测定。
当采用大六角头高强度螺栓连接时就需要下式进行计算：
Tc＝K·Pc·d
式中 Tc――施工扭矩（N·m）
K――连接副扭矩系数平均值
Pc――高强度螺栓施工预拉力（kN）
d――高强度螺栓螺杆直径（mm）
1）考虑螺栓的施工预拉轴力损失10％，则施工预拉轴力按1.1倍设计预拉轴力取值。
表3-5为大六角头高强度螺栓施工预拉轴力值。
表3-5 高强度螺栓施工预拉轴力（kN）
性能等级
螺栓公称直径（mm）
M12
M16
M20
M22
M24
M27
M30
8.8级
45
75
120
150
170
225
275
10.9级
60
110
170
210
250
320
390
4.5.2高强度螺栓施工前的复验
1）大六角头高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验5套。
5套扭矩系数的平均值应在0.11～0.15范围内，其标准偏差小于或等于0.01。
2）扭剪型高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的紧固轴力，每批复验5套。
5套紧固轴力的平均值和变异系数应不大于10%。
变异系数＝
4.6螺栓长度的选择
扭剪型高强螺栓的长度为螺栓头根部至螺栓梅花卡头切口处的长度。
选用螺栓的长度应为紧固连接板厚度加上一个螺母和一个垫圈的厚度，并且紧固后要露出不少于两扣螺纹的余长，一般按连接板厚加下表中的增加长度，并取5的整倍数。
螺栓长度选择
螺栓公称直径
增加长度（㎜）
备注
M16
30
M20
35
M22
40
M24
45
4.7高强螺栓连接副应由制造厂按批配套供货，并必须有出厂质量保证书。
4.8高强螺栓连接副在运输、保管过程中，应轻装、轻卸，防止损伤螺纹。
高强螺栓连接副应按包装箱上注明的批号、规格分类保管，室内存放，堆放不宜过高，防止生锈和沾染脏物。
4.9高强螺栓连接副在安装使用前严禁任意开箱；安装时，应按当天高强螺栓连接副需要使用的数量领取；当天剩余的必须妥善保管，不得乱扔、乱放。
4.10构件连接处采用临时螺栓固定，其螺栓个数为接头螺栓总数的1/3以上；并每个接头不少于两个，冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。
组装时先用冲钉对准孔位，在适当位置插入临时螺栓，用扳手拧紧。
不准用高强螺栓兼作临时螺栓，以防螺纹损伤。
4.11高强度螺栓的安装应在钢柱或钢梁组中心位置调整后进行，其穿入方向以施工方便为准，但穿入方向应该一致，局部受结构阻碍时可以除外。
高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝垫圈有到角的一侧。
4.12高强度螺栓应自由穿入孔内，严禁用锤子将高强度螺栓强行打入孔内。
对不能自由穿入的螺栓孔，应用铰刀或挫刀进行修整，不得用火焰切割螺栓孔。
修孔时应将周围螺栓全部拧紧，使板叠密贴，防止切屑落入板叠间。
4.13高强螺栓的紧固必须分两次进行，第一次为初拧。
初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉力）的60%-80%，初拧的扭矩值不得小于终拧扭矩值的30%。
第二次紧固为终拧，终拧时扭剪型高强螺栓应将梅花卡头拧掉。
为使螺栓群中所有螺栓均匀受力，初拧、终拧都应按一定顺序进行。
4.14初拧扳手应是可以控制扭矩的，初拧完毕的螺栓，应做好标记以供确认。
为防止漏拧，当天安装的高强螺栓，当天应终拧完毕。
4.15大六角头高强度螺栓连接施工
4.15.1扭矩法施工
1）对于大六角头高强度螺栓连接副，拧紧螺栓时，加到螺母上的扭矩值M和导入螺栓的预紧固轴力P之间存在对应关系：
M＝K·D·P
式中：
D—螺栓公称直径，mm；
P—螺栓预紧轴力，KN；
M—施加于螺母上的扭矩值，KN·m；
K—扭矩系数，GB/T1231规定扭矩系数的平均值为0.110～0.150，其标准偏差应小于或等于0.010。
2）根据设计的螺栓预紧轴力、扭矩系数计算扭矩值，使用扭矩扳手（手动、电动、风动）按施工扭矩值进行终拧。
3）在采用扭矩法终拧前，应首先进行初拧，对螺栓多的大接头还需进行复拧。
初拧的目的是在使连接接触面密贴，在实际操作中，一个操作工使用普通扳手用自己的手力拧紧即可。
4）初拧、终拧的次序，都是从中间向两边或四周对称进行，初拧和终拧的螺栓都应作不同的标记，避免漏拧、超拧等不安全隐患，同时也便于检查人员检查紧固质量。
4.15.2转角法施工
1）螺栓在初拧以后，螺母的旋转角度与螺栓轴向力成线形关系（在弹性范围内）。
当给出施工预紧轴力P后，按以下两式可求出螺母旋转角度θ：
θ＝h/t·360°
ｈ＝PL/EA1
式中：
h—螺母应拧进行程；
L—连接件中螺栓工作长度；
E—螺栓的弹性模量；
A1—螺栓的杆身截面积；
t—螺距。
2）高强螺栓转角法施工分初拧和终拧两步进行。
初拧是为了消除板缝影响，原则上应该使连接板缝密贴为止。
终拧是在初拧的基础上，再将螺母拧转计算转角θ，使螺栓拉力达到施工预紧轴力。
A）转角法施工次序如下：
初拧：
采用定扭矩扳手，从栓群中心顺序向外拧紧螺栓。
初拧检查：
采用敲击法，即用小锤逐个检查，目的是防止螺栓漏拧。
划线：
初拧后对螺栓逐个进行划线（螺母与螺栓尾端同一线）。
终拧：
用专用扳手使螺母再旋转一个计算转角θ。
螺栓群紧固的顺序同初拧。
终拧检查：
对终拧后的螺栓逐个检查螺母旋转角度是否符合要求，可用量角器检查螺栓与螺母上划线的相对转角。
作标记：
对终拧完的螺栓用不同颜色笔作出明显标记，以防漏拧和重拧，并供质检人员检查。
4.16扭剪型高强度螺栓连接施工
4.16.1高强度螺栓连接也分初拧和终拧。
1）扭剪型高强度螺栓的初拧扭矩对一般高强度螺栓（M20、M22、M24）可控制在400N·m～600N·m，若用转角法初拧，初拧角度控制在60°±15°。
2）扭剪型高强度螺栓的终拧过程如下：
A）先将扳手内套筒套入梅花头上，再轻压扳手，将外套筒套在螺母上。
完成本项操作后最好晃动一下扳手，确认内、外套筒均已套好，且调整套筒与连接板面垂直。
B）按下扳手开关，内、外套筒旋转，直至切口拧断。
C）切口裂断，扳手开关关闭，将外套筒从螺母上卸下，此时注意拿稳扳手，特别是高空作业。
D）启动顶杆开关，将内套筒中已拧断的梅花头顶出。
梅花头应收集在专用容器内，禁止随便丢弃，特别防止高空坠落伤人。
5高强度螺栓施工质量的检查验收
高强度螺栓施工质量的检查和验收分两个阶段：
第一阶段是根据工艺流程而作的工艺检查，第二阶段是高强度螺栓紧固后的质量检查。
5.1第一阶段检查内容是贯穿于施工全过程主要内容有:
5.1.1高强度螺栓的安装方法和安装过程。
1）螺栓能自由地穿入孔内。
2）不得用氧－乙炔焰切割修孔、扩孔。
3）安装应在钢结构调整就位后进行，其穿入方向应以施工方便为准，但力求一致。
4）高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧朝向垫圈有倒角的一侧。
大六角头高强度螺栓连接副组装时，螺栓头下垫圈有倒角的一侧朝向螺栓头。
5.1.2连接面的处理和清理
1）钢架吊装前要对摩擦面进行清理，用钢丝刷清除浮锈，用砂轮机清除影响板层间密贴的孔边、板边毛刺、卷边、切割瘤等。
2）遇有油漆、油污粘染的摩擦面要严格清除后方可吊装。
5.1.3紧固顺序和紧固方法
1）紧固顺序应从接头刚度大的地方向不受拘束的自由端进行，或者从栓群中心向四周扩散进行。
2）紧固方法分初拧和终拧。
A）初拧紧固轴力应为标准轴力的60%－80%。
B）终拧后应达到标准轴力的100%。
5.2第二阶段的质量检查内容：
5.2.1对大六角头高强度螺栓的检查。
1）用小锤（0.3㎏）敲击法对高强度螺栓进行普查，防止漏拧。
2）抽查每个节点螺栓数10%，但不少于1个。
5.2.2大六角头高强度螺栓施工质量检查验收记录：
1）高强度螺栓连接副复验数据。
2）抗滑移系数试验数据。
3）初拧扭矩、终拧扭矩值。
4）扭矩扳手检查数据。
5）施工质量检查验收记录。
5.2.3扭剪型高强度螺栓终拧检查。
1）目测尾部梅花头拧断为合格。
2）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。
5.2.4扭剪型高强度螺栓施工质量检查验收记录：
1）高强度螺栓连接副复验数据。
2）抗滑移系数试验数据。
3）初拧扭矩，扭矩扳手检查数据。
4）施工质量检查验收记录。
6高强度螺栓施工质量的检验和评定
高强度螺栓施工质量的检验和评定以《火电施工质量检验及评定标准（锅炉篇）》为基准。
6.1保证项目
1）高强度螺栓的形式、规格和技术条件必须符合设计要求和国家标准的规定。
检验方法：
逐批检查出厂合格证和出厂检验报告。
检验内容：
高强度螺栓、螺帽、垫圈的材料性能、等级必须符合GB3633－83的规定。
2）扭剪型高强度螺栓必须进行连接副预应力复验，其结果符合标准规定后方准予安装。
检验方法：
高强度螺栓每批进货都应对各种不同规格的螺栓抽查5套连接副，进行预应力复验，复验值应与规定等级标准一致。
3）高强度螺栓连接面的抗滑移系数必须符合设计要求。
检验方法：
检查构件加工单位的抗滑移系数试验报告，检查施工现场抗滑移系数的复验报告。
摩擦系数一般做三组，取其平均值。
4）高强度螺栓连接表面严禁有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤，氧化铁皮、涂料和污垢等杂物。
检验方法：
观察检查，螺栓连接副的配套使用，从出厂到安装严禁随意开箱、混装混用。
检查施工现场领料和退料制度。
5）高强度螺栓必须在初拧符合有关标准后方可进行终拧。
检验方法：
检查施工记录。
重点检查高强度螺栓初拧扭矩。
6.2基本项目
1）连接接头外观检查应符合以下规定：
合格：
螺栓穿入方向基本一致，外露长度不少于2扣。
优良：
螺栓穿入方向，外露长度不少于2扣，露长均匀。
检查数量：
按节点数抽查5%，但不少于10颗。
检验方法：
观察检查。
2）扭剪型高强度螺栓终拧后应符合以下规定：
合格：
除构造原因外，梅花卡头未在终拧中拧掉的螺栓数不超过节点螺栓数的5%。
优良：
除构造原因外，梅花卡头均在终拧中拧掉。
检查数量：
按节点数抽查10%，但不少于10颗。
3）扭矩法施工的大六角头高强度螺栓终拧后，应符合以下规定：
合格：
螺栓的终拧扭矩经检查后补拧或更换螺栓才达到有关标准的规定。
优良：
螺栓的终拧扭矩经检查一次达到有关标准的规定。
检查数量：
按节点数抽查10%，但不少于10颗。
4）高强度螺栓验评注意事项：
A）高强度螺栓操作人员应经专业培训，培训内容为紧固顺序、电动
扭矩扳手的性能和操作要领，以免顺序失控、扭矩值失控。
扭矩不足和超拧现象都是不允许的。
B）扭剪型高强度螺栓由于结构原因，无法使用专用扳手进行终拧，因而造成梅花卡头未拧掉，这时应采用扭矩法进行终拧并做出终拧标记。
C）高强度螺栓全部紧固后，应该检查摩擦面之间是否贴紧，间隙在1㎜之内不作处理，超过则加垫板处理。
高强度螺栓施工流程图（附图1）
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