主要產(chǎn)品：焊釘、栓釘 剪力釘 圓柱頭焊釘、鋼結構螺栓
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熱門關鍵詞： 圓柱頭焊釘 鋼結構螺栓 扭剪螺栓 地腳螺栓 鋼結構拉條 鉆尾螺栓 外六角螺栓 內(nèi)六角螺栓 熱鍍鋅螺栓 達克羅螺栓 電鍍鋅螺栓 全牙絲桿 雙頭螺栓 六角螺母 錨固件預埋件
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標準概述
01
隨著中國橋梁建設的發(fā)展，諸多沿海及跨海橋梁工程項目都在擬建在建中，由于橋址所處環(huán)境屬于高氯化物腐蝕環(huán)境，常規(guī)的合金鋼在使用過程中受到限制，而耐大氣環(huán)境腐蝕橋梁鋼需求不斷加強。
由于美國的耐候鋼高強度螺栓不能保證扭矩系數(shù)無法滿足我國扭矩法施工的要求，日本的耐候鋼高強度螺栓在合金成分上與我國耐候橋梁用鋼不匹配，所以，也無法通過單純進口螺栓來解決，需要進行研發(fā)。
現(xiàn)今國內(nèi)沒有“鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副”相關標準，很多橋梁設計和制造單位也不清楚該鋼種各項性能指標及如何使用。因此，為滿足國內(nèi)外耐大氣環(huán)境腐蝕用橋梁鋼市場和生產(chǎn)的需要，在國內(nèi)外相關標準、技術資料、產(chǎn)品實際供貨技術協(xié)議及試驗研究結果基礎上，為進一步規(guī)范、提高產(chǎn)品實物質(zhì)量，全國緊固件標準化技術委員會牽頭編制GB/T43151-2023《鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副》國家標準。
標準由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會批準，2023年9月7日發(fā)布，2024年4月1日實施。該標準是國家標準體系建設中緊固件領域提出的制定項目之一，進一步完善現(xiàn)有緊固件國家標準，為耐候鋼緊固件產(chǎn)品的設計選用和生產(chǎn)制造提供技術依據(jù)。標準規(guī)定了螺紋規(guī)格為M12～M36、性能等級NH8.8S/NH8H和NH10.9S/NH10H鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副的型式尺寸、技術要求、試驗方法、驗收檢查、標志、質(zhì)量證明文件、包裝、運輸和貯存；制定了耐候鋼緊固件的機械和物理性能要求，對長期受到所處環(huán)境中的水、氧、鹽分及酸液所形成的 H+、O2-、Cl-等離子滲透的高強緊固件解決了耐大氣腐蝕和延遲斷裂問題，耐候鋼緊固件多用于偏遠/無人地區(qū)、免維護的應用場景，要求與被夾緊件材料配套使用，增加了緊固件連接的可靠性，滿足了鋼結構橋梁、電塔等基建設施等行業(yè)的使用要求。
1.1
型式
目前，耐候鋼產(chǎn)品多用于偏遠/無人地區(qū)、免維護的應用場景，要求與被夾緊件材料配套使用，多用于鋼結構橋梁、電塔等基建設施行業(yè)，因此，將產(chǎn)品型式縮小為鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副，性能等級 NH8.8S/NH8H和NH10.9S/NH10H。耐候鋼高強度螺栓連接副由耐候鋼制造的高強度螺栓、高強度螺母和高強度墊圈組成的連接副。鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副包括1個螺栓、1個螺母和1個/2個墊圈，型式尺寸按GB/T 1228～1230、GB/T 3632、GB/T 32076.3～GB/T 32076.6、GB/T 32076.8和GB/T 32076.9等產(chǎn)品標準。
1.2
材料
在該標準研制過程中，鋼鐵工業(yè)協(xié)會、鋼結構協(xié)會、電力企業(yè)聯(lián)合會等團體相繼發(fā)布耐候鋼材料、耐候鋼緊固件相關團體標準，考慮到標準應用廣泛性，標準所采用的材料體系差異，以及材料應用實踐可靠性等因素，參考 ASTM F3125/F3125M-2022type3基于耐腐蝕指數(shù)的化學成分要求，耐候鋼高強度螺栓、螺母和墊圈宜采用相同化學成分的材料，化學成分（熔煉分析）限值應符合表1的規(guī)定, 成品化學成分允許偏差應符合GB/T 222的規(guī)定。材料應有足夠的淬透性，在淬火后回火前獲得約90%的馬氏體組織。根據(jù)材料的化學成分依據(jù)GB/T 4171 計算得到的連接副用耐候鋼耐大氣腐蝕性指數(shù)I應不小于構件鋼材的耐大氣腐蝕性指數(shù)，且應不小于6.0。在C含量上下限符合GB/T 3098.1的基本要求前提下，整合T/CISA193、T/CEC305.4-2020 等團體標準中耐候鋼緊固件材料要求，還將國內(nèi)耐候鋼高強度螺栓連接副其他材料化學成分作為標準附錄給出信息。
表 1 螺栓/螺母/墊圈用耐候鋼材料化學成分
1.3
機械性能
考慮到鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副使用場景，機械性能與 GB/T 1231、GB/T 3632、GB/T32076.3～32076.6、GB/T 32076.8和 GB/T 32076.9 等產(chǎn)品標準協(xié)調(diào)一致。螺栓機械性能見表2，參考 ASTM F3125/F3125M-2022,NH10.9S 級抗拉強度范圍為 1040～1190 MPa，上限值并未采用 GB/T 1231-2006中的 1240 MPa；斷面收縮率按 GB/T 3098.1，其他按 GB/T 3632；洛氏硬度和維氏硬度與 GB/T 1231-2006 基本保持一致。
表 2 螺栓機械性能
脫碳層要求按GB/T 3098.1中10.9 級規(guī)定，由耐候鋼制造的螺栓螺紋未脫碳層高度E≥2/3H1(H1-最大實體條件下外螺紋的牙型高度)；螺紋全脫碳層的深度G≤0.015mm。鋼結構用耐候鋼高強度大六角頭螺栓連接副扭矩系數(shù)按GB/T1231，同批連接副的扭矩系數(shù)平均值為0.110～0.150，扭矩系數(shù)標準偏差應不大于 0.0100。
鋼結構用耐候鋼高強度扭剪型螺栓連接副緊固軸力給出Fr min 和 Fr平均 min，與 GB/T 32076.8一致，計算時Rm取GB/T 3098.1中10.9級抗拉強度公稱值1000 Mpa，緊固軸力變異系數(shù)應小于或等于0.10(變異系數(shù)=標準偏差/平均值)。采用緊固軸力的變異系數(shù)判定其離散性，可避免規(guī)格對標準偏差的影響。
標準的沿革
02
耐候鋼是在普通低合金鋼的基礎上，同時添加適量的 Cu、Cr、Ni 等合金元素，通過在表面形成致密穩(wěn)定的保護銹層，阻止大氣環(huán)境中的氧、水、鹽分和酸液所形成的 H+、O2-、Cl-等離子的滲透，發(fā)揮“止銹”作用，顯著提高耐大氣腐蝕性能。耐候鋼在“通風排水、干濕交替、低鹽分、弱酸性”等必要的環(huán)境條件下，允許“免涂裝”使用。與傳統(tǒng)的“普通鋼結構+涂裝”方案相比，“耐候鋼結構+免涂裝”方案具有綜合成本降低、建造周期縮短、綠色環(huán)保明顯等優(yōu)勢，經(jīng)濟效益和社會效益均十分顯著。作為高性能鋼材的發(fā)展方向，耐候鋼在國外已得到廣泛應用。美國免涂裝耐候鋼橋已經(jīng)超過1萬座，在每年新增的近30座鋼橋中大部分采用耐候橋梁鋼制造，已形成了系統(tǒng)的耐候鋼材、耐候焊材、耐候高強螺栓、設計、選材、制造、維護等成熟技術和標準規(guī)范。日本、加拿大、西歐也廣泛發(fā)展和應用了類似技術。
《鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副》標準的制定為完善和優(yōu)化緊固件標準體系、引領緊固件專業(yè)化生產(chǎn)、提高產(chǎn)品檔次和滿足市場需求起到積極的作用，填補高強耐候鋼緊固件技術規(guī)范領域的空白，帶動相關行業(yè)的技術進步和產(chǎn)業(yè)建設，提高橋梁服役及高速列車運行安全性，助推國家高速鐵路及重點鐵路及公路的橋梁工程建設。標準參與制定的主要單位有，中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所、中鐵山橋集團有限公司、燕山大學、晉億實業(yè)股份有限公司、江蘇中成緊固技術發(fā)展股份有限公司、首鋼集團有限公司、邢臺鋼鐵有限責任公司、南京福貝爾五金制品有限公司等33家企業(yè)和85名專家學者。
標準等效采用國際、國外標準，美、日等國在耐候鋼橋中強制性要求使用耐候高強螺栓，并制訂了相應的材料和使用規(guī)范。美國耐候鋼橋常用的、強度等級與我國標準8.8S 和10.9S級相當?shù)哪秃蚋邚娐菟?，其化學成分、力學性能和連接性能應符合ASTM F3125/F3125M-2020《經(jīng)熱處理的最小抗拉強度為 120ksi（830MPa）和 150ksi（1040MPa）且具有英制和米制尺寸的鋼和合金鋼制高強度結構螺栓標準規(guī)格》的要求。
該標準特別要求耐候高強螺栓用鋼應添加足量的 Cu（0.17%～0.63wt%）、Cr（0.42%～1.05wt%）、Ni（0.17%～0.83wt%），使耐候性能符合ASTM A709 標準對高性能耐候橋梁鋼 HPS 50/70W 的相關規(guī)定。耐候高強螺栓的安裝施工方法還應符合美國鋼結構協(xié)會結構連接理事會制定的《使用 ASTM A325或A490螺栓的結構接頭規(guī)范》。
此外，針對耐候螺栓在不同環(huán)境的使用，推薦下述表面處理方案：在氣候溫和干燥的地區(qū)可選用免表面處理的耐候螺栓；免涂裝耐候鋼橋允許選用經(jīng)發(fā)黑處理的耐候螺栓；氣候條件復雜地區(qū)建議選用經(jīng)表面處理、達克羅涂覆或高分子涂裝后的耐候螺栓。
日本雖然沒有關于鋼結構耐候螺栓的國家標準，但是各大鋼企均開發(fā)了鋼結構用耐候螺栓，鋼橋常用的耐候高強螺栓對成分和性能的要求與ASTM F3125/F3125M-2020 相當。日本耐候螺栓研發(fā)主要依據(jù)標準JIS B 1186《摩擦夾緊接頭用高強度六角螺栓、六角螺母及平墊圈組件》，近年來還研究開發(fā)了具有耐候性能和抗延遲斷裂的高強螺栓，其中耐候性能優(yōu)異的有新日鐵的NWB110、神戶鋼鐵的KHB10W和JFE的耐候高強螺栓用鋼，抗延遲斷裂性能優(yōu)良的有住友金屬的ADS系列、神戶鋼廠的KNDS系列，其強度級別為10.9S級。
美國、日本經(jīng)過多年在耐候鋼橋梁建造方面的探索及總結、積累，形成了完善的標準體系。但相關耐候鋼高強度螺栓技術數(shù)據(jù)、資料等均停留在20世紀90年代。目前，我國在耐候鋼橋推廣應用方面的相關技術多參考美國標準，如：設計細節(jié)、耐腐蝕指數(shù)確定等等。
《鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副》項目是國家標準體系建設中緊固件領域提出的制定項目之一，進一步完善現(xiàn)有緊固件國家標準，為耐候鋼緊固件產(chǎn)品的設計選用和生產(chǎn)制造提供技術依據(jù)。標準規(guī)定了耐候鋼緊固件的機械和物理性能要求，對長期受到所處環(huán)境中的水、氧、鹽分及酸液所形成的 H+、O2-、Cl-等離子滲透的高強緊固件解決了耐大氣腐蝕和延遲斷裂問題，增加了緊固件連接的可靠性，滿足了鋼結構橋梁、電塔等基建設施等行業(yè)的使用要求。
我國耐候鋼橋的建造起步較晚，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和對外技術交流的深入開展高性能耐候鋼在鋼橋梁上的應用已引起國內(nèi)有關部門的高度重視，但也有一些技術難題需要研究解決，隨著耐候鋼橋建造成套技術的規(guī)范和完善，對于鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副，國家相關科研院所應加強基礎研究，根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點，開展長時間的大氣暴露腐蝕試驗，以積累更多的基礎數(shù)據(jù)，分區(qū)確定適合我國氣候特點的耐腐鋼橋和高強度螺栓應用指南，在適宜地區(qū)建造免涂裝耐候鋼橋，兼顧環(huán)保及全壽命周期成本較低的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展前景。
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