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機械安全
高強度螺栓在塔式起重機上的錯誤用法及預防對策
來源:   日期:2012-08-06 09:37:57  
     摘要:對塔式起重機上高強度螺栓在使用上容易被忽視的幾個問題的探討
     關鍵詞:高強度螺栓  突發性事故
     隨著城市的發展,高層建筑俱增,塔式起重機的應用越來越廣泛。然而,由于對高強度螺栓的不正確使用,使高強度螺栓疲勞斷裂和連接失效成為塔式起重機較為隱蔽的事故形式,甚至在正常操作情況下發生倒塔事件,造成群死群傷的突發性事故。
筆者從事塔式起重機檢驗工作十幾年,現就高強度螺栓在使用上易被大家忽視的幾個錯誤做法談談自己的見解,希望能夠引起安裝、使用和檢驗人員的高度重視。
     錯誤做法:
     1、高強度螺栓的防松采用彈簧墊圈。
     《建設機械與設備 高強度緊固件技術條件》JG/T5057.40-1995的規定,“當使用8.8級或9.8級螺栓時,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,二個螺母應相同”。 大六角高強度螺栓的連接副是由一個螺栓、一個螺母、二個墊圈組成,安裝時,螺栓和螺母每側配備一個墊圈,但是,許多安裝單位卻額外增加了一個彈簧墊圈。諸不知,高強度螺栓是靠施加很大的預緊力而產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,反而會使高強度螺栓因為沒有足夠的預緊力而松動、連接失效,造成倒塔事故
     2、高強度螺栓重復使用。
     《建設機械與設備 高強度緊固件技術條件》JG/T5057.40-1995規定:“高強度螺栓、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象。否則應禁止再用于受力構件的連接?!備咔慷嚷菟?,是通過對螺栓本身施加很大的預緊力而使連接件間產生的摩擦力來傳遞外力的,這種情況下高強度螺栓受力較大。因此,高強度螺栓一般是不允許重復使用的,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象的情況下才允許使用,但不得超過兩次。然而塔式起重機在實際使用過程中卻普遍存在設備從購置使用以來,其高強度螺栓一直被多次重復使用現象,使高強度螺栓失去了它應有的功效。
     3、未對基礎節與過渡節之間的連接高強度螺栓進行拆卸檢查。部分安裝單位安全意識淡薄,在塔式起重機的拆卸時為省力沒有對基礎節與過渡節之間的連接高強度螺栓進行拆卸檢查,造成該處的高強度螺栓因為在大小、方向不斷變化的彎矩作用下,承受復雜的交變應力作用,且在交變應力次數達一定量時,螺栓出現疲勞裂紋,最后導致高強度螺栓斷裂造成倒塔事故。
     4、在安裝高強度螺栓時,使用普通扳手進行安裝。我們知道塔式起重機的塔身在使用過程中要承受各種各樣的應力和載荷。首先,起重機上部的機構與結構的自重,以及起重載荷引起的垂直力構成對塔身的壓力載荷;第二,空載的自重力矩和工作時的起重力矩一般不能平衡,以及受到風力的影響,構成對塔身施加的彎矩載荷;第三,塔機回轉起制動的水平慣性力, 對塔身施加的扭轉載荷;第四,風力以及水平變幅小車起制動的慣性力構成對塔身施加的水平剪切載荷。所以高強螺栓除了其材料強度很高之外,還給螺栓施加規定預緊力(一般在該螺栓材料的屈服強度的0.6-0.7倍),使連接構件間產生擠壓力,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行安裝,很少采用專用的力矩扳手,從而造成預緊力不夠及各連接螺栓的預緊力不一致現象。
     大六角頭高強度螺栓的施工扭矩按下式計算確定:
TC=1.05k?PC?d
式中TC——施工扭矩,N?m
    K——高強度螺栓連接副扭矩系數的平均值,扭矩系數由高強度螺栓制造商提供或經過試驗的方法獲得
    PC——高強度螺栓施工預拉力(表1),kN
    D——高強度螺栓螺桿直徑,mm
    1.05為衰減系數,是考慮在預緊張力時適當的存在一定的過張力。
表1 大六角頭高強度螺栓施工預拉力PC    (kN)
     5、采用無性能等級標記的不合格螺栓。JG/T5057.40-1995《建筑機械與設備 高強度緊固件技術要求》規定:高強度螺栓頭部的頂面或側面,應打上性能等級及制造廠標記。并應有質保書與合格證,質保書內容包括:規格、數量;性能等級;材料、爐號、化學成分;機械性能測試數據;檢驗日期。筆者在檢驗過程中發現部分塔機的高強度連接螺栓沒有性能等級及制造廠標記。這些不合格螺栓的使用給塔式起重機的安全造成嚴重隱患。
     高強度螺栓的性能等級
     a.各類高強度螺栓的性能等級為8.8、9.8、10.9、12.9級
     b.各類高強度螺母的性能等級為8、9、10、12
     c.各類高強度墊圈的性能等級為300HV?!嫌捕?br>     性能等級所表示的含義
     a.螺栓:10.9
     9—表示公稱屈服點(σs)或公稱屈服強度(σ0.2)與σb的比值的10倍。
     10—表示公稱拉力強度(σb)的1/100。
(σ0.2)桿件變形是達0.2%時之強度。
表2 高強度螺栓的抗拉強度σb和屈服強度σ0.2(N/mm2)
b.螺母:10表示公稱抗拉強度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
     對材料沒有嚴格限制,要求保證機械性能。
     預防對策:
     1.主管部門應加強對建筑塔式起重機的安全監察和監督管理,檢驗機構要嚴格按照塔機有關規范和標準進行檢驗,嚴把檢驗質量關,嚴禁多次重復使用高強度螺栓。
    2.安裝、使用單位應加強對高強螺栓正確使用的認識,做到不重復使用高強度螺栓、不使用無廠家標記、無性能等級標記的高強度螺栓、并加強日常檢查預緊,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。
結束語
    高強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,施工簡便等優點,已成為塔式起重機標準節之間的主要連接方式。只有充分了解影響高強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的安全運行。

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