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高

强度螺栓是高强度摩擦预紧螺栓的简称。

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强度螺栓是塔筒之间、主轴和轮毂、轮毂和叶片之间的连接件，是否规范安装，直接影响风电机组的运行安全及使用寿命。

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强度螺栓的质量控制非常重要，在选材、设计、制造工艺、现场安装以及维护保养等方面都要严格执行规范和质量管理文件，确保螺栓连接的设计、制造、安装、使用的可靠性。

某项目高强度螺栓照片，有何感想？

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高强度螺栓的相关知识

   等级和表示方法

• 高强度螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成。

• 分为摩擦型、张拉型和承压型，其中摩擦型被广泛使用。

• 划分8.8级、10.9级、12.9级、13.9级。

• 小数点前数字表示抗拉强度，小数点后数字表示屈服强度比。

例如：风电工程常用10.9级的意思就是螺栓的抗拉强度不小于1000MPa，屈服强度比为0.9，即屈服强度要高于900MPa。

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高强度螺栓与普通螺栓的区别

高强度螺栓和普通螺栓的核心区别并不在于使用材料的强度，而是受力的形式。

区别：施加预紧力，利用摩擦力抗剪。

不能简单理解为材料等级超过8.8级的螺栓，是“高强螺栓”。

• 普通螺栓：承受剪力前，连接板间就会发生相对滑移，继而螺栓杆和连接板接触，发生弹塑性形变，承受剪力，螺杆本身发生超过设计允许的塑性变形，螺杆被剪坏。

• 高强度螺栓：摩擦力首先承受剪力，当荷载增大到摩擦力不足以抵抗剪力，摩擦力被攻克，连接板发生相对滑移，此时虽然破坏，但螺栓杆与连接板发生接触，依然可以利用其本身的弹塑性形变，承受剪力。

按照《钢结构设计规范》GB50017验算，相同等级的情况下，普通螺栓的抗拉强度和抗剪强度的设计值都要高于高强度螺栓。

高强度实质：正常工作时，节点不允许发生任何相对滑移，即：弹塑性变形小，节点刚度大。

可见：在给定节点荷载的情况下，用高强螺栓设计的节点并不一定能节省螺栓使用数量，但是其变形小，刚度大，安全储备高。

适合节点刚度较大的位置，符合“强节点，弱杆件”的基本抗震设计原理。

不能错误理解为高强螺栓的承载能力高于普通螺栓，高强螺栓之强，并非在于其本身的承载能力设计值，表现于设计节点的刚度大，安全性能高，抗破坏的能力强。

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紧固方式

依据《风力发电机组高强螺纹连接副安装技术要求》GB∕T33628-2017《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-2011，三种紧固方法。

•  扭矩紧固法

•  扭矩转角紧固法

•  拉伸紧固法

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高强度螺栓易发生的质量问题

1.螺栓锈蚀现象

几乎每个风电场螺栓到场检验，均能发现有部分螺栓生锈的现象。大部分是由于管理不到位造成的，如螺栓到货清点后没有包装好，雨水较大时溅在螺栓上，导致发生锈蚀现象。原则上需全部更换。

2.螺栓连轴转现象

在扭矩抽检时，发现部分螺栓在力矩扳手加载时螺母与螺栓一起转动，原因分析，上下垫圈与螺栓头、螺母触面或螺纹上未涂敷润滑剂，扭矩系数增大致使螺栓连轴转，涂敷润滑剂后此现象消失。

3、垫圈、螺母放置方向不对

塔筒螺栓连接采用的垫圈、螺母为A型，即一面为平面无圆倒角，另一面有标志和圆倒角，垫圈内倒角是为了与螺栓头下部的过渡圆弧相配合，安装时垫圈倒角一侧必须朝向螺栓头，否则螺栓头不能很好与垫圈密贴，影响螺栓的受力性能。对于螺母一侧垫圈，因倒角侧的表面平整、光滑，拧紧时扭矩系数较小且离散率也较小，所以垫圈有倒角一侧应朝向螺母。

安装技术交底时可归纳为一句话：螺母和垫圈放置时有标志的一面朝向外侧。

4、垫圈、套筒漏放或规格错用

风电机组高强螺栓有M30、M36、M42、M48几种规格，虽然规格、长度有差别，但施工人员责任心不强易发生混用现象，小直径螺栓穿入大孔径螺孔内，这种螺栓混用情况非常危险，易造成规格较小螺栓最先断裂影响到风电机组安全，必须进行更换。

5、扭矩值达不到设计要求

在验收时经常会发现螺母松动偏离划线较多，表明扭矩值达不到设计要求。

造成这种情况的原因有多种，如扭矩值设置错误、加压至预设值保载时间太短、终拧时漏拧等。

   但以下情况应引起重视。

• 液压泵在长时间工作后，由于液压油油温升高等原因，加压达到预设值的时间增长，同时预设扭矩值有减小的情况，若操作人员不注意会造成实际扭矩变小。

• 0℃以下应注意更换低温液压油，以保证扭矩值与显示值的一致性。

6、扭矩值超过设计要求

高强螺栓扭矩值是经过科学计算的，不得擅自调整，施工人员为了防止验收时扭矩值达不到设计值返工重新施拧，在终拧时有意调高预设值。

若检查时使用设计扭矩值不能拆卸，必须加大扭矩值才能拧松螺母，则存在故意加大终拧扭矩值的可能性，由风电机组设备厂家评估确定是否需要更换全部的螺栓。

在进行技术交底时必须对工人讲清楚超过设计扭矩值的危害性，杜绝此类事件的发生。

7、螺杆露丝长度不对

机舱与顶塔法兰连接螺栓是双头螺柱，螺柱上部拧入机舱法兰内，在实际施工中部分螺杆外露长度不符合设计要求，施工人员擅自使用管钳夹住螺杆进行调整，造成丝扣严重受损，后期维护拆卸时螺母无法旋出。

正确的调整方法是使用两个螺母互相锁紧，再用扳手进行调整。

8、螺栓断裂

断裂螺栓展示

大六角螺栓断裂一般发生在螺杆与头部交接的地方。上图为某项目断裂螺栓，经检测判断出厂未全数探伤检查，应力集中所致。

需要注意：

GB/T33628－2017规定，同一部件使用的螺纹连接副应为同一厂家、同一批次的产品。高强螺栓、螺母、垫圈安装后拆卸下的。

基于扭矩法安装的对预紧力精度有严格要求的不得再次使用。

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高强度螺栓预紧

扭矩法

使用工具

扭矩法通常使用扭力扳手来拧紧，是预紧螺栓最通用的方法，使用的工具主要有以下几种：

• 手动力矩扳手：力矩扳手转动螺母或螺栓六角头拧紧，所需要的力矩可以设定，预紧力比较均匀，风电机组安装因扭矩值较大几乎不用。

• 液压扭力扳手：是一种专门为需要高扭力和狭小空间限制的地方而设计的工具，是风电工程常规的安装工具。

拉伸器原理

拉伸法是先通过外力使螺栓达到规定的伸长量，然后拧紧螺母，待除去外力之后，即可得到连接螺栓所需的预紧力。

液压拉伸装置：由套筒头、螺母旋转套筒、拉伸器、油缸部分组成，通过油缸和拉伸器直接和螺栓连接，油压拉伸螺栓，当螺栓伸长到设定值时，转动螺母使其与连接件表面相接触，然后卸压取下拉伸器，形成拉力，达到预紧的目的。

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高强度螺栓检验

规范要求：螺栓力矩检验时按照每个法兰面螺栓总数量的10%进行抽检，但不少于10颗螺栓。

抽检比例：以风机设备厂家技术规范书要求为准，普遍不低于20%。

扭矩法拧紧的检验方法

• 欠拧检查：按比例抽检（20%）100%力矩进行检查，螺栓转动角度要在 5°以内则认为合格。 

• 超拧检查：抽取 4 颗用 100%力矩检查不转动的螺栓，使用 105%的力矩进行检查，若转动在 10°内则认为是合格，若螺栓不转动则回拧 60°后用 100%力矩复拧，看防松线是否能够对齐，若对齐则判定合格，若差距 20°以上需要更换螺栓。 

拉伸法拧紧的检验方法

检查方法：使用 95%预紧力进行拉伸，无法转动则认为合格，若松动使用设定的预紧力进行重新拉伸，针对拉伸的螺栓不做拉伸力是否过大的检查。 

 

  定期检查

定期检查只做欠拧检查，

按位置重要度比例抽检（20%或 50%），用 100%力矩进行检查，如螺栓转动在 10°以内则认为合格，超过 10°则认为欠力矩，同位置安装螺栓须全部重新打紧。

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质量控制重点

在风电机组安装过程中，高强度螺栓连接力矩为主要控制点，有效的控制力矩值才能保证风机的安装质量，所以在吊装过程中力矩控制是重点。

• 液压站校准：在风机安装过程中对螺栓预紧时用液压力矩扳手来进行，所以对液压站的校准很重要。在首台吊装时每安装一部件用增力包来校验力矩值是否符合规定值，确保力矩值的准确，往后每隔3至5台时进行液压站的校准。

• 在吊装塔筒、机舱、发电机、叶轮时，连接螺栓力矩必须拧紧75%以后方可拆除吊具，否则连接部位错位或其他原因造成螺栓受到剪切力或其他外力，影响螺栓寿命从而影响风机寿命。

• 力矩验收：在整机吊装完成48小时内，安装单位进行自检后配合现场技术员进行整机力矩验收。

• 螺栓咬合润滑：高强度螺栓所施加的预紧力中有近80%以上消耗在用于克服摩擦力上，因此在风机机组安装中各部件连接螺栓上涂抹固体润滑膏来减小摩擦副间的摩擦力，依据安装手册采用合格的润滑剂。

• 高强度螺栓防腐：达克罗及氧化发黑，常规风电项目采用达克罗，原材料务必审查生产许可证和检验报告，严谨“三无”产品进场。

本文从高强度螺栓的受力、预紧力进行全面论述，提出了注意事项，在风电场现场施工过程中对预紧力的控制十分重要，预紧力过大或过小都会影响到高强度螺栓的寿命，进而影响风机质量和寿命。

因此在施工过程中要严格控制预紧力，防止施工人员对螺栓超打或欠打，同时在安装过程中细节问题进行指导和监督。

追本溯源，确保高强度螺栓安装质量的根本在于安装施工人员。提高安装工人的责任心，使其严格照章办事，是各级管理人员矢志追求的终极目标。

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本文所提的观点仅代表个人的探索分析，相关内容来自规范要求和工程实践，对行业及企业不作为指导意见，盲目引用，风险自负。