0简介
不锈钢材料具有出色的耐腐蚀性，良好的机械性能和丰富的表面效果，并且已广泛用于机械，建筑，汽车等领域。目前，对常用不锈钢材料和组件的研究相对完整，但是在不锈钢的高强度螺栓连接中仍然存在缺点。鉴于研究不足，我国家的“不锈钢结构的技术法规”（CECS 410-2015）[1]不建议在不锈钢中使用高强度螺栓摩擦类型的连接。 “钢结构中高强度螺栓连接的技术法规” JGJ 82-2011 [2]也不包括与不锈钢中高强度螺栓连接有关的内容。目前，关于不锈钢高强度螺栓连接的研究主要集中在两个方面：不锈钢板的摩擦表面的抗滑移系数和高强度螺栓预张力的松弛定律。
在不锈钢板的摩擦表面的抗滑移系数方面，Wang Yuanqing等人。 [3]确定了奥氏体不锈钢316在刷子，喷砂，标记和表面的抗滑移系数未经任何处理，并发现发现了摩擦表面的抗滑移系数。系数不得超过0.21。 Zheng Baofeng等。 [4]在不锈钢表面进行了传统的过程（爆破，射击）和各种新工艺（电线绘制，机械得分，喷涂不锈钢粉，喷洒防滑粉））滑移系数。 Stranghöner等。 [5] [6]对表面磨砂，射击并将铝喷涂到不锈钢的摩擦表面，并获得了射击爆炸的摩擦表面的抗滑移系数分别为0.7。在传统加工技术中，Stranghöner等人获得的实验结果。与Wang Yuanqing和Zheng Baofeng等人获得的明显不同。
根据高强度螺栓的应变松弛规则，Wang Yuanqing等人。 [7]监测了螺栓，喷砂和评分表面标本中螺栓的预张力应变，并在螺栓最终拧紧后48小时内获得了预张力菌株的变化规则，研究表明，表面损坏应变应变释放。良好的平整度比表面较差的平坦度小。 Afzali等。 [8,9]发现，不锈钢具有随时间变化的粘膜变形行为，螺栓的预紧损失是由连接（摩擦表面类型等）和不锈钢钢螺栓的材料粘性性引起的。在碳钢高强度螺栓的自负放松方面，Shi Gang等人。 [10-12]观察到八个末端板连接样品中31级10.9级高强度螺栓的预感应变超过45小时，并使用翻译方法观察了31级10.9级的预位菌株。八端板连接标本中的强度螺栓。 ，部分方法和概率分析方法建立了应变弛豫的数学模型，以确定预紧放松的最终值。
简而言之，目前几乎没有关于国内外高强度不锈钢螺栓的自负放松的研究，并且基于传统的摩擦表面处理过程（沙子爆破，射击和标记）测试已经建立了放松规则。没有发现最新建议。相关报告有关防滑系数摩擦表面螺栓预紧的松弛（电线图，机械标记，喷涂抗滑动油漆等）的相关报告。
本文将监视螺栓在防滑，金属丝图，机械标记，喷洒防滑涂料，热卷表面和镜子处理方法的长期监测下的不锈钢高强度螺栓连接中螺栓的预紧力预紧力在不锈钢中，揭示了预紧力衰减的特征并确立了衰退法。
1个实验研究
1.1测试件设计
在测试中，采用了六种方法：喷砂，金属丝图，机械标记，喷洒防滑油漆，热卷表面（未处理）和镜面表面。其中，电线绘图过程是通过压力的作用在压力下拉出色带并在金属表面上形成电线标记。机械标记处理过程是通过车床工具在不锈钢表面形成常规纹理。喷雾防滑涂料过程是指喷砂后不锈钢板表面上喷涂抗滑动油漆（粗糙度RZ为25-60μm），并且油漆膜的干燥厚度约为120μm。防滑油漆由四个组件的混合物制成，包括油漆本身，包括不锈钢粉。该过程已被广泛用于铁路桥的摩擦表面处理。热卷的表面是指尚未处理过的不锈钢板的热卷表面。镜子是通过磨床由不锈钢制成的明亮表面。各种不锈钢的摩擦表面效应如图1所示。沙蓝色，电线图和机械评分标本的特定处理细节与文献中的样品相同[4]。
在测试中，除热卷表面外，彼此的样品是标准摩擦表面防滑样品，由四个不锈钢板和四个不锈钢高强度螺栓组成，如图2所示。样品仅由两个不锈钢板组成，厚度为16毫米，两个不锈钢高强度螺栓组成。测试中的所有不锈钢板均为奥氏体不锈钢S30408，螺栓为TEI 10T M20 M20高强度不锈钢螺栓[13]，并且将材料沉淀为硬化硬化的不锈钢S51740，其机械性能满足10.9高高的需求。强度螺栓。
1.2测试设备
测试件组装后，不锈钢螺栓最初是用扭矩扳手扭曲的。螺栓轴力规的读数是控制条件。初始螺钉值的预紧力约为10吨，最后螺钉后的预紧力约为10吨。 17吨。测试是顺序的钢结构高强度螺栓连接技术规程，最初将螺栓从1扭转到4，然后将螺栓从4扭转到1反向。 TDS 303便携式应变收集器记录了螺栓的预紧数据数据。为了研究温度对测试结果的影响，如图3所示，将温度收集器放置在某些测试片附近。每个测试件至少监测48小时，并且表中显示了特定的监视时间长度。 1。在监视的第一个小时，每秒收集一次数据，并将采样频率降低到1分钟以进行数据采集。温度收集器每15分钟收集一次数据。
2测试结果
2.1螺栓预加载过程和数据处理
图4显示了四个螺栓的整个假装建立过程的曲线。从图可以看出，尽管四个螺栓之间的预紧力有很大的波动，但螺栓对初始和最终扭曲过程中其他螺栓的预紧力几乎没有影响，即拧紧每条曲线的过程在其他螺栓中。在此过程中没有明显的预紧力波动。其中，第2号和3号螺栓的预紧力在最初扭曲时会波动，这可能是由于拧紧期间扳手的振动引起的。
在数据处理过程中，当每个螺栓最终扭曲时达到预紧力的最大值被作为初始预紧力F0，这是预紧力放松的起点。令F为随后的实时预加载力，然后1-f/f0是预紧的放松率。
图5显示了针对不同摩擦表面处理方法的各种测试片的预紧放松曲线。其中，水平坐标是时间，左垂直坐标是预紧放松f/f0的百分比，对于测量温度的某些测试片，右垂直坐标是温度。
从图5可以看出，拧紧后（1），螺栓的预紧力会随时间减小，初始阶段（约10分钟）下降速度更快，随后的下降速度逐渐减慢，最终降低了。稳定。 （2）在同一标本中，四个螺栓的预紧力有很大的差异，并且存在很大的随机性。以喷砂测试作品1为例，螺栓1号的支撑力是最严重的。在监测结束时，螺栓的支撑力仅为91％，而2号螺栓的支撑力几乎没有松动。在监测结束时，螺栓2的支撑力是支撑力。紧密度约为初始值的97％。在所有标本中，第一螺栓的衰减率最高，而2号螺栓的衰减率最低。这可能与螺栓预紧力的大小有关。受实际拧紧操作影响的螺栓1号在测试中具有最高的预紧力，而螺栓2的前力是最低的（对于典型的预紧力，请参见图4）。 （3）除了表明所有标本的预加载力随着时间的流逝而降低，还会有轻微的波动（即，预加载力恢复）。为了探索测试现象的原因，在某些测试片的测试期间设立了温度记录器，并且温度测量结果显示在图5A，B，D，D，E，F，H，K中。从图可以看出，螺栓预紧力随温度而波动，温度升高，并且螺栓前力增加。这可能与螺栓和不锈钢板之间热膨胀系数的差异有关。奥氏体不锈钢S30408的热膨胀系数为1.72×10-5，比沉淀硬化的不锈钢S51740 1.08×10-5的热膨胀系数大得多[14]。当监视时间超过3000分钟时，螺栓前的波动主要受温度的影响。
图6显示了在同一摩擦表面处理过程下不同标本中螺栓预加载曲线的比较。从此可以看出，在相同的摩擦表面下，不同标本中的螺栓支撑松弛规则存在很大差异。这种差异可能是由于每个螺栓的初始预紧力不同，也与样品中连接板的细节的差异有关。除了显示每个螺栓的预紧衰减数据外，每个样品中四个螺栓的松弛的平均值也随时间绘制。从数字可以看出，尽管每个螺栓的预紧弛豫模式存在很大差异，但在相同的摩擦表面处理过程中，每个样品的平均衰减模式均接近。
2.2螺栓支撑在每个时间段内放松
根据监测数据，表2显示了螺栓最终拧紧后，在不同时间的螺栓预紧释放率（1-f/f0）。摩擦表面和时间如图7所示。
从表2和图7（1）中可以看出，在最初的1到3小时内，预紧释放率更快，后来逐渐变得讨人喜欢。 24小时后，大多数标本变得稳定。它随温度略微波动。 （2）将每个摩擦访谈片的所有螺栓的最终损失平均值作为此类摩擦表面损失的最终值，然后可以获得不同摩擦访谈片的预加载松弛度的分类。在测试中，预加载放松损失从高到低：抗喷涂的滑动油漆（7.1％），机械标记（5.8％），热滚动（5.5％），电线图（5.4％），镜面（5.0％） ）和沙蓝色（4.9％）。从文献研究[4]中，可以看出，不同处理过程的不锈钢摩擦表面的抗滑移系数是：喷雾式滑动油漆（0.58），机械标记（0.54），丝拉（0.54），电线绘图（ 0.36）和沙蓝色（0.20）。热卷表面的防滑系数位于电线图和喷砂之间，镜子的抗滑动系数低于砂粉的抗滑动系数。因此，基本上是一致的，摩擦表面的前负荷松弛和防滑系数的顺序基本上是一致的。不锈钢的摩擦表面的抗滑移系数越大，摩擦表面的表面粗糙度越大，螺栓和不锈钢板之间的关节的可能性就越大，因此损失越大预付放松。对于用镜子处理的标本，螺栓前损耗略高于用喷砂处理的标本，这可能会受到不锈钢板本身的蠕变，温度和观察时间长度的影响。 （3）用抗滑动油漆喷涂的标本的预紧损失最大。除了摩擦表面的粗糙度外，油漆中不锈钢粉末和油漆膜之间的连续压缩和嵌入可能导致螺栓预紧力的损失。主要原因。
“有关钢结构中高强度螺栓连接的技术法规” JGJ 82-2011 [2]规定，在大型钢结构中，高强度螺栓的构造预紧力是其设计值的1.1倍，即，即，即，即在最终扭曲高强度螺栓后，高强度螺栓的预紧力不得超过9％。根据表2中数据的分析，砂粉1号试样的最终预紧损失超过9％，为9.1％。
比较了几个关键时刻的预紧放松与总松弛量进行了比较，并在表3中显示了获得的数据。在每个摩擦表面上，每个螺栓的预加载力的平均值平均值之间的平均值在几个关键时刻之间时间如图8所示。
表3中大于100的值，例如，由于温度降低，在18小时绘图测试片中的2号螺栓损耗为118％，并且螺栓的预紧力相应降低。从表3可以看出，大多数螺栓在1小时内放松的量超过了预紧力的最终放松的50％。预加载前3小时的平均百分比为66％，而6小时为75％，24小时的预紧放松量接近最终放松量的90％。从图8可以看出，在不同的摩擦访谈中，螺栓预紧力的平均松弛量和总松弛量相对一致，并且可以通过相同的功能表示。
“有关钢结构中高强度螺栓连接的技术法规” JGJ 82-2011 [2]规定，在最后的扭曲和24小时之前，应完成高强度螺栓的扭矩检查高强度螺栓。基于监测数据，对于不锈钢高强度螺栓连接，6小时后的预紧释放百分比达到了总松弛的75％。建议在最终扭曲后6小时和最终扭曲前24小时进行扭矩检查。
3预张力放松规则
为了更好地表征不锈钢高强度螺栓连接中的预紧放松定律，安装了测试数据。根据Afzali等人的研究。 [8]，可以看出，不锈钢高强度螺栓的自负放松与时间对数有关。此外，放松定律还需要满足以下要求：（1）函数曲线通过（0，1），即，在完成最终扭曲后，预紧力放松至0； （2）预紧力不会无限放松，当时间是无限的，预紧力的松弛趋于固定值[12]； （3）忽略温度对预紧力下降的影响。本文采用公式（1），以适合不锈钢高强度螺栓的预触及放松定律，其保证速度为95％。拟合曲线与所有实验数据匹配，如图9所示。
从预紧放松的表达（1）中可以看出，保证率为95％的放松的极限值为0.9282，预加载损失约为7.2％，这符合“高强度螺栓连接的技术法规钢结构的“ JGJ 82- 2011年需求[2]。文献[12]研究了碳钢大六角形头螺栓的自由松弛定律，并且以95％的保证率为0.916，获得的自负弛豫的最终值为0.916。可以从中可以看出，不锈钢高强度螺栓连接和碳钢高强度螺栓连接在预紧放松方面相似。
4结论
（1）对于不锈钢板的高强度螺栓连接，螺栓前放松在1小时内已超过预紧力的最终放松的50％。 3小时的平均预努力松弛值为66％，预紧时间为24小时，即张力松弛接近最终放松的90％，并且趋于稳定。随后，由于螺栓和不锈钢板的热膨胀系数显着不同，温度对预加载力的影响逐渐变得显着。当温度升高时，预紧力会相应地增加，温度降低，并且预紧力会相应降低。
（2）不锈钢中高强度螺栓连接的预加载力的最终松弛量与摩擦表面的抗滑移系数有关。摩擦表面的抗滑移系数越大，摩擦表面的表面粗糙度越大，并且预紧力的最终损失越大。
（3）建立了不锈钢高强度螺栓连接的预加载松弛模式。根据“钢结构高强度螺栓连接的技术法规”，JGJ 82-2011所需的限值为95％的保证率的限制值为7.2％，JGJ 82-2011所需，类似于碳钢高强度螺栓的连接规则。
（4）根据不锈钢板的高强度螺栓连接中的自负放松定律，建议在最终扭曲后6小时进行6小时的高强度螺栓连接的扭矩检查（自负放松约为最终放松的75％），在最终放松前24小时。 。
（5）在测试中获得的螺栓前放松规则是连接中螺栓，不锈钢板和摩擦表面的全面性能。将来，可以单独进行详细的研究，该研究对螺栓和不锈钢板的蠕变性能对螺栓前放松的影响。
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参考：
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