В области современного строительства, мостостроения и производства тяжелого оборудования надежность структурного соединения напрямую связана с безопасностью проекта.
Высокопрочные болты: "стальное звено", соединяющее стальные конструкции
В области современного строительства, мостостроения и производства тяжелого оборудования надежность структурного соединения напрямую связана с безопасностью проекта. Высокопрочные болты, обладающие превосходными характеристиками прочности на растяжение и сдвиг, а также съемными характеристиками, стали основной технологией соединения стальных конструкций, подобно "стальным связям" тесно соединяя каждый компонент, обеспечивая надежную гарантию стабильной работы крупных конструкций.
Высокопрочные болты в основном состоят из стержней, гаек и шайб и делятся на две категории: фрикционные и нажимные, в зависимости от способа приложения силы. Стержни болтов обычно изготавливаются из высокопрочной стали, такой как сталь № 45, 40Cr, 20MnTiB и т.д., и подвергаются термообработке для достижения прочности на разрыв более 800 МПа (распространенные марки 8.8, 10.9 и 12.9), а усталостная прочность повышается путем накатки резьбы; гайка и шайба изготавливаются из материалов соответствующей твердости, а поверхности оцинковываются горячим способом и покрываются дакрометром для повышения антикоррозийной способности. Принцип работы основан на синергетическом эффекте "предварительная нагрузка + трение": во время строительства к болту прикладывается определенная предварительная нагрузка с помощью динамометрического или электрического ключа, чтобы соединяемые детали плотно прилегали друг к другу, а для передачи нагрузки используется трение, возникающее между соприкасающимися поверхностями. Высокопрочные болты фрикционного типа полностью полагаются на трение для передачи нагрузки, обладают хорошими антиусталостными и антивибрационными свойствами; высокопрочные болты нажимного типа продолжают нагружаться после того, как сила трения исчерпана за счет сдвига стержня болта и давления стенок отверстия, что подходит для сценариев с повышенными требованиями к несущей способности.
1.Высокая прочность и надежность: высокопрочные болты 10.9 класса M24 с предварительным натяжением до 190 кН, один узел соединения может выдержать нагрузку более 50 тонн, широко используются в стальных конструкциях ультравысотных зданий;
2.Удобная и эффективная конструкция: нет необходимости в сложном сварочном оборудовании, монтаж может быть завершен благодаря точному контролю крутящего момента, на 40% эффективнее сварочной конструкции, не подвержен влиянию погодных условий;
3.Съемные и ремонтопригодные: при капитальном ремонте оборудования или изменении конструкции высокопрочные болты легко демонтируются и заменяются, что снижает затраты на обслуживание на последующих этапах;
4.Высокая контролируемость качества: благодаря определению крутящего момента и проверке усилия на валу можно точно проверить качество соединения, чтобы избежать угрозы безопасности, вызванной дефектами сварки.
1.В области строительной техники: в стальном каркасе здания Шанхайского центра десятки тысяч высокопрочных болтов класса 10.9 плотно соединяют гигантские стальные колонны и стальные балки, обеспечивая устойчивость небоскреба в условиях сильного ветра; в стальной конструкции купола стадиона используются высокопрочные болты фрикционного типа, позволяющие без напряжения собрать большепролетное пространство.
2.Проекты строительства мостов: в соединении стальной коробчатой балки моста Гонконг-Чжухай-Макао используются высокопрочные болты 12,9 класса сверхбольшого диаметра, длина одного болта составляет 1,2 метра, что позволяет выдерживать сложные нагрузки в море; стальная конструкция мостовой части городского путепровода быстро сращивается высокопрочными болтами, что значительно сокращает цикл строительства моста.
3.Производство тяжелого оборудования: режущая пластина большой щитовой машины соединена с главным валом высокопрочными болтами, которые выдерживают огромный крутящий момент при подземной проходке; фланцы башен ветроэнергетического оборудования крепятся высокопрочными болтами, чтобы выдержать переменные нагрузки, возникающие при сильном ветре.
С ростом инженерных потребностей технология высокопрочных болтов переживает полный переворот:
- Интеллектуальная технология мониторинга: интеллектуальные высокопрочные болты со встроенными датчиками деформации могут отслеживать изменения силы предварительной нагрузки в режиме реального времени и предупреждать об ослаблении с помощью Интернета вещей;
- Применение нового материала: технология нанокомпозитного покрытия увеличивает срок службы антикоррозионной защиты высокопрочных болтов в морской среде до 50 лет;
- Оптимизация процесса монтажа: разработка автоматических роботов-затяжек и беспроводной системы контроля крутящего момента для повышения точности монтажа до ±3% и снижения ошибок, связанных с человеческим фактором.
От здания стальной конструкции высотой 100 метров до моста через морские глубины, высокопрочные болты создают стальной скелет современного машиностроения с точным механическим дизайном и надежным соединением. Будучи "невидимым героем" соединения стальных конструкций, они не только несут вес конструкции, но и обеспечивают безопасность тысяч жизней и имущества, а также продолжают продвигать строительство, транспорт и другие сферы в более высоком, сильном и безопасном направлении.