（高清版）GBT 41157.2-2022 核电厂用紧固件 第2部分：碳钢和合金钢螺母

核电厂用紧固件第2部分：碳钢和合金钢螺母2022-03-09发布2022-10-01实施国家标准化管理委员会GB/T41157.2—2022 I引言 2规范性引用文件 3术语和定义 24代号 25技术要求 6试验方法 67标志与包装 附录A(资料性)试验芯棒的螺纹尺寸 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T41157《核电厂用紧固件》的第2部分。GB/T41157已经发布了以下部分：——第1部分：合金钢螺栓、螺钉和螺柱；——第2部分：碳钢和合金钢螺母；——第3部分：不锈钢螺栓、螺钉和螺柱；——第4部分：不锈钢螺母；——第5部分：验收检查。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国紧固件标准化技术委员会(SAC/TC85)归口。本文件起草单位：中机生产力促进中心、定西高强度紧固件股份有限公司、山东高强紧固件有限公司、上海群力紧固件制造有限公司、晋亿实业股份有限公司、绍兴山耐高压紧固件有限公司、浙江迪特高强度螺栓有限公司、上海高强度螺栓厂有限公司、浙江海力股份有限公司、浙江国检检测技术股份有限公司、机械工业通用零部件产品质量监督检测中心、核工业标准化研究所、清华大学、中国核电工程有限公司、中广核工程有限公司、中广核研究院有限公司、中国核动力研究设计院、上海核工程研究设计院有限公司、苏州热工研究院有限公司、温州信德电力配件有限公司。本文件由全国紧固件标准化技术委员会负责解释。Ⅱ紧固件在核电厂安全系统和设备中大量使用，承担了承压密封、部件连接和支承固定等功能，其质量与性能对于核电厂安全系统和设备执行核安全功能有着重要作用。然而，在核电厂建设和设备制造监管过程中发现，核电紧固件的设计、采购、制造、安装和验收等方面存在薄弱环节。GB/T41157《核电厂用紧固件》旨在规范核电厂用紧固件技术要求和试验方法，由以下5个部分组成：——第1部分：合金钢螺栓、螺钉和螺柱；——第2部分：碳钢和合金钢螺母；——第3部分：不锈钢螺栓、螺钉和螺柱；——第4部分：不锈钢螺母；——第5部分：验收检查。1核电厂用紧固件第2部分：碳钢和合金钢螺母本文件规定了压水堆核电厂用1、2、3级碳钢和合金钢螺母(以下简称1、2、3级螺母)的技术要求、在室温(10℃~35℃)下的试验方法和标志与包装。注1:产品尺寸按相应产品标准或图纸规定。本文件适用于1、2、3级碳钢和合金钢螺母：a)由碳钢或合金钢制造的；b)符合GB/T192和GB/T196规定的普通螺纹；c)粗牙螺纹M5～M64,细牙螺纹M8×1～M64×4;d)符合GB/T193规定的直径与螺距组合；e)符合GB/T197、GB/T9145规定的公差。本文件未规定以下性能要求：——有效力矩型螺母锁紧性能(见GB/T3098.9);——扭矩-夹紧力性能(试验方法见GB/T16823.3);——可焊接性；——耐腐蚀性。其他堆型核电厂用1、2、3级碳钢和合金钢螺母也可参考使用本文件。注2:按本文件生产的紧固件适用的最高使用温度为370℃。当使用温度超过370℃,建议使用者向有关方面专家咨询。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T196普通螺纹基本尺寸GB/T197普通螺纹公差GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T231.1金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T3098.2紧固件机械性能螺母GB/T3103.1紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T5276紧固件螺栓、螺钉、螺柱及螺母尺寸代号和标注GB/T6394金属平均晶粒度测定方法GB/T11376金属及其他无机覆盖层金属的磷化膜2GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准NB/T20003.4核电厂核岛机械设备无损检测第4部分：渗透检测NB/T20003.5核电厂核岛机械设备无损检测第5部分：磁粉检测NB/T20008.12压水堆核电厂用其他材料第12部分：1、2、3级螺栓、螺母用锻、轧棒3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。已完成所有加工工序的，且未进行机械加工的紧固件，它可以有或无表面处理，也可以具有全承载能力或降低承载能力。来自同一炉号材料，经相同制造工艺、同螺纹规格并经同炉热处理(间歇炉)或同一炉期热处理(连续炉)的紧固件。4代号GB/T5276、GB/T197和GB/T3098.2给出的代号适用于本文件。5技术要求推荐的1、2、3级螺母用碳钢和合金钢材料牌号和化学成分见表1和表2。如需使用其他材料或化学成分有变化时，由供需协议。注：表1和表2中材料牌号的化学成分与相应国家标准中材料牌号的化学成分不完全一致。表1碳钢材料牌号和化学成分(熔炼分析和成品分析)牌号材料代码类型化学成分(质量分数)%CMnPSMoNiCr+Mo+Ni熔炼分析0.42~0.500.50~0.80成品分析0.40~0.520.46~0.843表2合金钢材料牌号和化学成分(熔炼分析和成品分析)牌号材料代码化学成分(质量分数)%CMnPSMo42CrMo0.38～0.480.10～0.400.75～1.000.80～1.150.15～0.301、2、3级螺母应以热处理状态交货，热处理制度按NB/T20008.12规定或由供需双方协商确定。5.3机械性能1、2、3级螺母的保证应力见表3。按第6章规定的方法，在室温下，对1、2、3级螺母进行试验时，保证载荷应符合表4和表5的规定，硬度应符合表6的规定，或符合供需协议规定。表3螺母保证应力螺母材料公称保证应力Sp.公称/MPaD≤16mm16mm<D≤39mm39mm<D≤64mm42CrMoD≤64mm表4粗牙螺纹保证载荷螺纹规格螺距mm螺纹的应力截面As.公称”mm²保证载荷F(S公称×A,,公称)N42CrMoM59940M6120.1M7128.92023024850M82562031480M104060049880M1284.35901072498M1428050098900M162M18M20210700M222605804表4粗牙螺纹保证载荷(续)螺纹规格螺距螺纹的应力截面As.公称“mm²保证载荷F,(Sp,公称×A,公称)N42CrMoM243M273M30482460M33451100M364M394M42M45M485M525M56M60M646As.公称=(π/4)×[(d₂+d₃)/2]²。表5细牙螺纹保证载荷螺纹规格螺距mm螺纹的应力截面As.公称mm²保证载荷Fp(S,公称×As,公称)N42CrMoM812744033710M1061.24284052630M10164.54515055470M1288.16167075770M1292.16447079200M1487500M16M182M18M2022218805表5细牙螺纹保证载荷(续)螺纹规格螺距螺纹的应力截面A,公称“mm²保证载荷F(S公称×A,公称)N42CrMoM20M222M22M242M272426560M302403650M332494650M363M393M453M524M564M604M6440As.公称=(π/4)×[(d₂+d₃)/2]²。表6螺母硬度推荐材料牌号布氏硬度洛氏硬度维氏硬度注：洛氏硬度和维氏硬度为按GB/T33362—2016进行换算的值。5.4螺纹与公差螺纹的基本尺寸应符合GB/T196对普通螺纹的规定，螺纹公差带应符合GB/T197的6H规定。如需其他螺纹公差，由供需协议。5.5尺寸及公差1、2、3级螺母的尺寸及公差应符合相应产品标准或图纸和GB/T3103.1产品等级A级或B级65.6表面缺陷1、2、3级螺母成品(紧固件成品)不应有折叠、裂纹、切痕和影响使用的表面缺陷。5.7磁粉检测或渗透检测验收准则对螺纹规格大于M24的紧固件产品，应进行100%表面磁粉检测或渗透检测。a)凡主要尺寸大于1.6mm的相关显示均应记录。b)不准许存在下列相关显示痕迹：——非轴向的线性显示；——大于25mm的轴向线性显示。5.8表面处理磷化处理技术要求按GB/T11376中规定的锰系磷化处理要求。如需其他表面处理，由供需协议。注：对实测硬度大于32HRC以上(或实测抗拉强度1000MPa以上)的1、2、3级螺母，需采取适当的措施，以减少氢脆发生的风险。1、2、3级螺母按6.5的规定进行晶粒度检查，晶粒度应为5级或更细。注：若制造螺母的锻、轧棒以热处理状态交货，且在螺母制造过程中没有进行过任何热处理，当该批锻、轧棒已按规定进行了晶粒度检查，则螺母可不再进行晶粒度检查。6试验方法6.1保证载荷试验保证载荷试验可测定：a)借助试验芯棒(见图1和图2)实施规定的保证载荷；b)检查有无因保证载荷造成的螺母螺纹损伤。注：有效力矩型螺母的保证载荷试验，见GB/T3098.9规定的试验程序。拉力试验机应符合GB/T16825.1的1级(或更高)。装夹螺母时，应避免斜拉，可使用自动定心装置。夹具和试验芯棒应符合以下规定。a)夹具硬度：≥45HRC。c)夹具孔径d₁:按表7的规定。d)芯棒淬硬并回火：硬度45HRC～50HRC。7e)试验芯棒外螺纹精度：5h6g,但大径公差应控制在6g公差带靠近下限1/4的范围内。试验芯棒的螺纹尺寸在附录A的表A.1和表A.2中给出。“倒锐边。图1轴向拉力试验倒锐边。图2轴向压缩试验8表7夹具孔径单位为毫米公称直径D孔径公称直径D孔径公称直径D孔径maxmaxmax试件应为经尺寸等验收合格的螺母。按图1或图2将螺母试件装在试验芯棒上。按GB/T228.1实施轴向拉力试验或压缩试验。试验机夹头的分离速率，不应超过3mm/min。对粗牙螺母施加表4规定的保证载荷，而对细牙螺母施加表5规定的保证载荷，并保持15s,然后卸载将螺母旋出。试验时，超过保证载荷值的情况，应限制在最低程度。每个螺母试验后，应检查试验芯棒的螺纹。在试验过程中，试验芯棒的螺纹如有损坏，则该次试验结果无效，并应采用符合规定的芯棒重新进行试验。应检查螺母有无断裂或螺纹脱扣。应能用手将螺母旋出，或借助扳手松开螺母，但不应超过半扣。螺母承受表4或表5规定的保证载荷，无螺纹脱扣或螺母断裂。螺母经保证载荷试验后，应能用手旋出(如有需要，借助扳手最多不超过半扣)。有争议时，图1拉力试验是仲裁方法。6.2硬度试验可采用布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验测定硬度。布氏硬度试验应按GB/T231.1的规定，试验载荷等于30D²,单位为牛顿(N)。洛氏硬度试验应按GB/T230.1的规定。9维氏硬度试验应按GB/T4340.1的规定，试验用最小载荷为98N。注1:当数量较少且对紧固件成品表面状态要求较高时，选择适当的硬度检测方法。注2:当测试部位太小，不宜进行布氏硬度测试时，进行维氏硬度测试。使用经尺寸等检验合格的1、2、3级螺母进行硬度试验。常规检查，去除表面镀层或涂层，并对试件适当处理后，在螺母的一个支承面上实施硬度试验。取间隔为120°的三点硬度平均值作为螺母的硬度值。应在通过螺母轴心线的纵向截面上实施硬度试验，在约1/2螺母高度并尽量靠近螺纹大径处测定硬度，见图3。取三点硬度平均值作为螺母的硬度值。标引序号说明：1——测定硬度的位置。图3在螺母高度之半处测定硬度对规定材料的螺母进行硬度试验时，螺母硬度值应符合表6的规定，且每批产品中所测得的硬度值偏差应不大于30HBW。6.3表面缺陷检查对1、2、3级螺母成品进行目测检查。6.4磁粉检测或渗透检测对螺纹规格大于M24的1、2、3级螺母，磁粉检测试验方法按NB/T20003.5规定，渗透检测试验方法按NB/T20003.4规定。应从完成全部热处理工序的紧固件上，采用适当的方法制取试件，以确保材料表面原始特征的复现与保持。通过螺纹轴心线截取纵向截面。可以选择适当的方式镶嵌试件。磨抛时应用水冷却，防止试件因受热而发生组织变化。试件的浸蚀应使大部分晶界完全显示出来。按GB/T6394规定对试件进行晶粒度检查。7标志与包装7.1标志1、2、3级螺母应标志制造者识别标志和表1、表2规定的材料代码。对于六角螺母，最好在支承面或侧面用凹字，或在倒角面用凸字标志(见图4),凸字标志不应超过螺母支承面；对法兰面螺母，应在法兰上标志。制造者识别标志。图4标志代号示例包装箱应牢固、防潮，每箱质量不应超过40kg,包装箱内的分装方法由制造者确定。(资料性)试验芯棒的螺纹尺寸试验芯棒的螺纹尺寸见表A.1和表A.2。表A.1保证载荷试验芯棒的螺纹尺寸粗牙螺纹单位为毫米螺纹规格D螺距芯棒(粗牙螺纹)芯棒的螺纹大径(6g公差带靠近下限四分之一的范围内)芯棒的螺纹中径maxminmaxminM54.8644.8264.4804.405M615.8395.7945.3505.260M716.8396.7946.3506.260M87.8137.7607.1887.093M109.7919.7329.0268.920M12M142M162M18M20M2221.70721.62320.37620.244M24323.67123.57722.05121.891M27326.67126.57725.05124.891M3029.62829.52227.72727.557M3332.62832.52230.72730.557M36435.58435.46533.40233.222M39438.58438.46536.40236.222M424.541.56241.43739.07738.887M454.544.56244.43742.07741.887M48547.53147.39944.75244.553M52551.53151.39948.75248.552M5655.50555.36552.42852.216表A.1保证载荷试验芯棒的螺纹尺寸粗牙螺纹(续)单位为毫米螺纹规格D螺距芯棒(粗牙螺纹)芯棒的螺纹大径(6g公差带靠近下限四分之一的范围内)芯棒的螺纹中径maxminmaxminM60M646表A.2保证载荷试验芯棒的螺纹尺寸细牙螺纹单位为毫米螺纹规格D×P芯棒(细牙螺纹)芯棒的螺纹大径(6g公差带靠近下限四分之一的范围内)芯棒的螺纹中径minminM8×17.839