摘要：對塔式起重機(jī)上高強(qiáng)度螺栓在使用上容易被忽視的幾個(gè)問題的探討
關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度螺栓 突發(fā)性事故
隨著城市的發(fā)展，高層建筑俱增，塔式起重機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。然而，由于對高強(qiáng)度螺栓的不正確使用，使高強(qiáng)度螺栓疲勞斷裂和連接失效成為塔式起重機(jī)較為隱蔽的事故形式，甚至在正常操作情況下發(fā)生倒塔事件，造成群死群傷的突發(fā)性事故。
筆者從事塔式起重機(jī)檢驗(yàn)工作十幾年，現(xiàn)就高強(qiáng)度螺栓在使用上易被大家忽視的幾個(gè)錯(cuò)誤做法談?wù)勛约旱囊娊�，希望能夠引起安裝、使用和檢驗(yàn)人員的高度重視。
錯(cuò)誤做法：
1、高強(qiáng)度螺栓的防松采用彈簧墊圈。
《建設(shè)機(jī)械與設(shè)備 高強(qiáng)度緊固件技術(shù)條件》JG/T5057.40-1995的規(guī)定，“當(dāng)使用8.8級或9.8級螺栓時(shí)，一般不允許采用彈簧墊圈防松。使用其他性能等級的螺栓，絕不允許采用彈簧墊圈防松。建議采取下述防松方法：采用雙螺母防松，二個(gè)螺母應(yīng)相同”。 大六角高強(qiáng)度螺栓的連接副是由一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母、二個(gè)墊圈組成，安裝時(shí)，螺栓和螺母每側(cè)配備一個(gè)墊圈，但是，許多安裝單位卻額外增加了一個(gè)彈簧墊圈。諸不知，高強(qiáng)度螺栓是靠施加很大的預(yù)緊力而產(chǎn)生作用并通過連接件間的摩擦力來傳遞外力的，如果加了彈簧墊圈，彈簧墊圈本身不能承受那么大的預(yù)緊力，會有被壓碎的可能。如此不但起不到防松的作用，反而會使高強(qiáng)度螺栓因?yàn)闆]有足夠的預(yù)緊力而松動、連接失效，造成倒塔事故
2、高強(qiáng)度螺栓重復(fù)使用。
《建設(shè)機(jī)械與設(shè)備 高強(qiáng)度緊固件技術(shù)條件》JG/T5057.40-1995規(guī)定：“高強(qiáng)度螺栓、螺母，使用后拆卸下再次使用，一般不得超過兩次。且拆下的螺栓、螺母必須無任何損傷、變形、滑牙、缺牙、銹蝕、螺紋粗糙度變化較大等現(xiàn)象。否則應(yīng)禁止再用于受力構(gòu)件的連接。”高強(qiáng)度螺栓連接，是通過對螺栓本身施加很大的預(yù)緊力而使連接件間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞外力的，這種情況下高強(qiáng)度螺栓受力較大。因此，高強(qiáng)度螺栓一般是不允許重復(fù)使用的，只有在螺栓、螺母無任何損傷、變形、滑牙、缺牙、銹蝕、螺紋粗糙度變化較大等現(xiàn)象的情況下才允許使用，但不得超過兩次。然而塔式起重機(jī)在實(shí)際使用過程中卻普遍存在設(shè)備從購置使用以來，其高強(qiáng)度螺栓一直被多次重復(fù)使用現(xiàn)象，使高強(qiáng)度螺栓失去了它應(yīng)有的功效。
3、未對基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)之間的連接高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行拆卸檢查。部分安裝單位安全意識淡薄，在塔式起重機(jī)的拆卸時(shí)為省力沒有對基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)之間的連接高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行拆卸檢查，造成該處的高強(qiáng)度螺栓因?yàn)樵诖笮�、方向不斷變化的彎矩作用下，承受�?fù)雜的交變應(yīng)力作用，且在交變應(yīng)力次數(shù)達(dá)一定量時(shí)，螺栓出現(xiàn)疲勞裂紋，最后導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓斷裂造成倒塔事故。
4、在安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)，使用普通扳手進(jìn)行安裝。我們知道塔式起重機(jī)的塔身在使用過程中要承受各種各樣的應(yīng)力和載荷。首先，起重機(jī)上部的機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的自重，以及起重載荷引起的垂直力構(gòu)成對塔身的壓力載荷；第二，空載的自重力矩和工作時(shí)的起重力矩一般不能平衡，以及受到風(fēng)力的影響，構(gòu)成對塔身施加的彎矩載荷；第三，塔機(jī)回轉(zhuǎn)起制動的水平慣性力， 對塔身施加的扭轉(zhuǎn)載荷；第四，風(fēng)力以及水平變幅小車起制動的慣性力構(gòu)成對塔身施加的水平剪切載荷。所以高強(qiáng)螺栓除了其材料強(qiáng)度很高之外，還給螺栓施加規(guī)定預(yù)緊力(一般在該螺栓材料的屈服強(qiáng)度的0.6-0.7倍),使連接構(gòu)件間產(chǎn)生擠壓力，從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力。但安裝單位在安裝過程中基本使用普通扳手進(jìn)行安裝，很少采用專用的力矩扳手，從而造成預(yù)緊力不夠及各連接螺栓的預(yù)緊力不一致現(xiàn)象。
大六角頭高強(qiáng)度螺栓的施工扭矩按下式計(jì)算確定：
TC=1.05k•PC•d
式中TC——施工扭矩，N•m
K——高強(qiáng)度螺栓連接副扭矩系數(shù)的平均值，扭矩系數(shù)由高強(qiáng)度螺栓制造商提供或經(jīng)過試驗(yàn)的方法獲得
PC——高強(qiáng)度螺栓施工預(yù)拉力（表1），kN
D——高強(qiáng)度螺栓螺桿直徑,mm
1.05為衰減系數(shù)，是考慮在預(yù)緊張力時(shí)適當(dāng)?shù)拇嬖谝欢ǖ倪^張力。
表1 大六角頭高強(qiáng)度螺栓施工預(yù)拉力PC （kN)
關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度螺栓 突發(fā)性事故
隨著城市的發(fā)展，高層建筑俱增，塔式起重機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。然而，由于對高強(qiáng)度螺栓的不正確使用，使高強(qiáng)度螺栓疲勞斷裂和連接失效成為塔式起重機(jī)較為隱蔽的事故形式，甚至在正常操作情況下發(fā)生倒塔事件，造成群死群傷的突發(fā)性事故。
筆者從事塔式起重機(jī)檢驗(yàn)工作十幾年，現(xiàn)就高強(qiáng)度螺栓在使用上易被大家忽視的幾個(gè)錯(cuò)誤做法談?wù)勛约旱囊娊�，希望能夠引起安裝、使用和檢驗(yàn)人員的高度重視。
錯(cuò)誤做法：
1、高強(qiáng)度螺栓的防松采用彈簧墊圈。
《建設(shè)機(jī)械與設(shè)備 高強(qiáng)度緊固件技術(shù)條件》JG/T5057.40-1995的規(guī)定，“當(dāng)使用8.8級或9.8級螺栓時(shí)，一般不允許采用彈簧墊圈防松。使用其他性能等級的螺栓，絕不允許采用彈簧墊圈防松。建議采取下述防松方法：采用雙螺母防松，二個(gè)螺母應(yīng)相同”。 大六角高強(qiáng)度螺栓的連接副是由一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母、二個(gè)墊圈組成，安裝時(shí)，螺栓和螺母每側(cè)配備一個(gè)墊圈，但是，許多安裝單位卻額外增加了一個(gè)彈簧墊圈。諸不知，高強(qiáng)度螺栓是靠施加很大的預(yù)緊力而產(chǎn)生作用并通過連接件間的摩擦力來傳遞外力的，如果加了彈簧墊圈，彈簧墊圈本身不能承受那么大的預(yù)緊力，會有被壓碎的可能。如此不但起不到防松的作用，反而會使高強(qiáng)度螺栓因?yàn)闆]有足夠的預(yù)緊力而松動、連接失效，造成倒塔事故
2、高強(qiáng)度螺栓重復(fù)使用。
《建設(shè)機(jī)械與設(shè)備 高強(qiáng)度緊固件技術(shù)條件》JG/T5057.40-1995規(guī)定：“高強(qiáng)度螺栓、螺母，使用后拆卸下再次使用，一般不得超過兩次。且拆下的螺栓、螺母必須無任何損傷、變形、滑牙、缺牙、銹蝕、螺紋粗糙度變化較大等現(xiàn)象。否則應(yīng)禁止再用于受力構(gòu)件的連接。”高強(qiáng)度螺栓連接，是通過對螺栓本身施加很大的預(yù)緊力而使連接件間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞外力的，這種情況下高強(qiáng)度螺栓受力較大。因此，高強(qiáng)度螺栓一般是不允許重復(fù)使用的，只有在螺栓、螺母無任何損傷、變形、滑牙、缺牙、銹蝕、螺紋粗糙度變化較大等現(xiàn)象的情況下才允許使用，但不得超過兩次。然而塔式起重機(jī)在實(shí)際使用過程中卻普遍存在設(shè)備從購置使用以來，其高強(qiáng)度螺栓一直被多次重復(fù)使用現(xiàn)象，使高強(qiáng)度螺栓失去了它應(yīng)有的功效。
3、未對基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)之間的連接高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行拆卸檢查。部分安裝單位安全意識淡薄，在塔式起重機(jī)的拆卸時(shí)為省力沒有對基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)之間的連接高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行拆卸檢查，造成該處的高強(qiáng)度螺栓因?yàn)樵诖笮�、方向不斷變化的彎矩作用下，承受�?fù)雜的交變應(yīng)力作用，且在交變應(yīng)力次數(shù)達(dá)一定量時(shí)，螺栓出現(xiàn)疲勞裂紋，最后導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓斷裂造成倒塔事故。
4、在安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)，使用普通扳手進(jìn)行安裝。我們知道塔式起重機(jī)的塔身在使用過程中要承受各種各樣的應(yīng)力和載荷。首先，起重機(jī)上部的機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的自重，以及起重載荷引起的垂直力構(gòu)成對塔身的壓力載荷；第二，空載的自重力矩和工作時(shí)的起重力矩一般不能平衡，以及受到風(fēng)力的影響，構(gòu)成對塔身施加的彎矩載荷；第三，塔機(jī)回轉(zhuǎn)起制動的水平慣性力， 對塔身施加的扭轉(zhuǎn)載荷；第四，風(fēng)力以及水平變幅小車起制動的慣性力構(gòu)成對塔身施加的水平剪切載荷。所以高強(qiáng)螺栓除了其材料強(qiáng)度很高之外，還給螺栓施加規(guī)定預(yù)緊力(一般在該螺栓材料的屈服強(qiáng)度的0.6-0.7倍),使連接構(gòu)件間產(chǎn)生擠壓力，從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力。但安裝單位在安裝過程中基本使用普通扳手進(jìn)行安裝，很少采用專用的力矩扳手，從而造成預(yù)緊力不夠及各連接螺栓的預(yù)緊力不一致現(xiàn)象。
大六角頭高強(qiáng)度螺栓的施工扭矩按下式計(jì)算確定：
TC=1.05k•PC•d
式中TC——施工扭矩，N•m
K——高強(qiáng)度螺栓連接副扭矩系數(shù)的平均值，扭矩系數(shù)由高強(qiáng)度螺栓制造商提供或經(jīng)過試驗(yàn)的方法獲得
PC——高強(qiáng)度螺栓施工預(yù)拉力（表1），kN
D——高強(qiáng)度螺栓螺桿直徑,mm
1.05為衰減系數(shù)，是考慮在預(yù)緊張力時(shí)適當(dāng)?shù)拇嬖谝欢ǖ倪^張力。
表1 大六角頭高強(qiáng)度螺栓施工預(yù)拉力PC （kN)
5、采用無性能等級標(biāo)記的不合格螺栓。JG/T5057.40-1995《建筑機(jī)械與設(shè)備 高強(qiáng)度緊固件技術(shù)要求》規(guī)定：高強(qiáng)度螺栓頭部的頂面或側(cè)面,應(yīng)打上性能等級及制造廠標(biāo)記。并應(yīng)有質(zhì)保書與合格證，質(zhì)保書內(nèi)容包括：規(guī)格、數(shù)量；性能等級；材料、爐號、化學(xué)成分；機(jī)械性能測試數(shù)據(jù)；檢驗(yàn)日期。筆者在檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)部分塔機(jī)的高強(qiáng)度連接螺栓沒有性能等級及制造廠標(biāo)記。這些不合格螺栓的使用給塔式起重機(jī)的安全造成嚴(yán)重隱患。
高強(qiáng)度螺栓的性能等級
a.各類高強(qiáng)度螺栓的性能等級為8.8、9.8、10.9、12.9級
b.各類高強(qiáng)度螺母的性能等級為8、9、10、12
c.各類高強(qiáng)度墊圈的性能等級為300HV。—維氏硬度
性能等級所表示的含義
a.螺栓：10.9
9—表示公稱屈服點(diǎn)（σs）或公稱屈服強(qiáng)度（σ0.2）與σb的比值的10倍。
10—表示公稱拉力強(qiáng)度（σb）的1/100。
（σ0.2）桿件變形是達(dá)0.2%時(shí)之強(qiáng)度。
表2 高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度σb和屈服強(qiáng)度σ0.2（N/mm2）
高強(qiáng)度螺栓的性能等級
a.各類高強(qiáng)度螺栓的性能等級為8.8、9.8、10.9、12.9級
b.各類高強(qiáng)度螺母的性能等級為8、9、10、12
c.各類高強(qiáng)度墊圈的性能等級為300HV。—維氏硬度
性能等級所表示的含義
a.螺栓：10.9
9—表示公稱屈服點(diǎn)（σs）或公稱屈服強(qiáng)度（σ0.2）與σb的比值的10倍。
10—表示公稱拉力強(qiáng)度（σb）的1/100。
（σ0.2）桿件變形是達(dá)0.2%時(shí)之強(qiáng)度。
表2 高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度σb和屈服強(qiáng)度σ0.2（N/mm2）
b.螺母：10表示公稱抗拉強(qiáng)度σb的1/100。
常用材料
有中碳鋼和中碳合金鋼：
12.9—35CrMo 40Cr 42CrMo
10.9—20MnTiB 35UB 40Cr 45
8.8—45 35 40Cr 40B
對材料沒有嚴(yán)格限制，要求保證機(jī)械性能。
常用材料
有中碳鋼和中碳合金鋼：
12.9—35CrMo 40Cr 42CrMo
10.9—20MnTiB 35UB 40Cr 45
8.8—45 35 40Cr 40B
對材料沒有嚴(yán)格限制，要求保證機(jī)械性能。
預(yù)防對策：
1.主管部門應(yīng)加強(qiáng)對建筑塔式起重機(jī)的安全監(jiān)察和監(jiān)督管理，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)要嚴(yán)格按照塔機(jī)有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)把檢驗(yàn)質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)禁多次重復(fù)使用高強(qiáng)度螺栓。
2.安裝、使用單位應(yīng)加強(qiáng)對高強(qiáng)螺栓正確使用的認(rèn)識，做到不重復(fù)使用高強(qiáng)度螺栓、不使用無廠家標(biāo)記、無性能等級標(biāo)記的高強(qiáng)度螺栓、并加強(qiáng)日常檢查預(yù)緊，第一次安裝后使用100h之后普遍檢查擰緊，以后每使用500h擰緊一次。
結(jié)束語
高強(qiáng)度螺栓連接具有受力性能好、耐疲勞、抗震性能好、連接剛度高,施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，已成為塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的主要連接方式。只有充分了解影響高強(qiáng)度螺栓連接的諸多因素，并在安裝、使用中引起足夠的重視，才能保證塔式起重機(jī)的安全運(yùn)行。
1.主管部門應(yīng)加強(qiáng)對建筑塔式起重機(jī)的安全監(jiān)察和監(jiān)督管理，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)要嚴(yán)格按照塔機(jī)有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)把檢驗(yàn)質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)禁多次重復(fù)使用高強(qiáng)度螺栓。
2.安裝、使用單位應(yīng)加強(qiáng)對高強(qiáng)螺栓正確使用的認(rèn)識，做到不重復(fù)使用高強(qiáng)度螺栓、不使用無廠家標(biāo)記、無性能等級標(biāo)記的高強(qiáng)度螺栓、并加強(qiáng)日常檢查預(yù)緊，第一次安裝后使用100h之后普遍檢查擰緊，以后每使用500h擰緊一次。
結(jié)束語
高強(qiáng)度螺栓連接具有受力性能好、耐疲勞、抗震性能好、連接剛度高,施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，已成為塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的主要連接方式。只有充分了解影響高強(qiáng)度螺栓連接的諸多因素，并在安裝、使用中引起足夠的重視，才能保證塔式起重機(jī)的安全運(yùn)行。
