GB∕T 43151-2023 钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副（正式版）

钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副High-strengthboltassembliesforsteelstructuresofweatheringsteel2023-09-07发布国家标准化管理委员会IGB/T43151—2023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。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有限公司、中铁山桥集团有限公司、中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所、燕山大学、河北信德电力配件有限公司、首钢集团有限公司、晋亿实业股份有限公司、浙江海力股份有限公司、江苏中成紧固技术发展股份有限公司、邢台钢铁有限责任公司、南京福贝尔五金制品有限公司、河南航天精工制造有限公司、安徽长江紧固件有限责任公司、山东高强紧固件有限公司、南京钢铁股份有限公司、苏州热工研究院有限公司、上海高强度螺栓厂有限公司、北京金兆博高强度紧固件有限公司、眉山中车紧固件科技有限公司、芜湖新兴铸管有限责任公司、江苏甬怡紧固件有限公司、上海集优标五高强度紧固件有限公司、中机研标准技术研究院(北京)有限公司、北京国网富达科技发展有限责任公司、苏交科集团股份有限公司、宁波群力紧固件制造有限公司、七丰精工科技股份有限公司、河北五维航电科技股份有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、宁波中机机械零部件检测有限公司、邯郸正发科技有限公司、太原四联重工股份有限公司、泰州市环星不锈钢有限公司。本文件由全国紧固件标准化技术委员会负责解释。1钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副本文件规定了螺纹规格为M12～M36、性能等级NH8.8S/NH8H和NH10.9S/NH10H钢结构用本文件适用于钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副(以下简称“连接副”)。注：在环境温度10℃~35℃条件下进行试验时符合本文件要求的钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副，在较高温度和/或较低温度下可能无法保持规定的机械和物理性能。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(包括所有修改单)适用于本文件。GB/T90.1紧固件验收检查GB/T196普通螺纹基本尺寸GB/T197普通螺纹公差GB/T222钢的成品化学成分允许偏差GB/T224钢的脱碳层深度测定法GB/T226钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法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/T702热轧钢棒尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T1228钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T1229钢结构用高强度大六角螺母GB/T1230钢结构用高强度垫圈GB/T1231钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB/T1979结构钢低倍组织缺陷评级图GB/T2101型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T2975钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.2紧固件机械性能螺母GB/T3098.26紧固件机械性能平垫圈GB/T3632钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB/T4171耐候结构钢2GB/T4336碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)GB/T5779.1紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱一般要求GB/T5779.2紧固件表面缺陷螺母GB/T6394金属平均晶粒度测定方法GB/T6478冷镦和冷挤压用钢GB/T10561钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法GB/T14981热轧圆盘条尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T17505钢及钢产品交货一般技术要求GB/T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法GB/T32076.1预载荷高强度栓接结构连接副第1部分：通用要求预载荷高强度栓接结构连接副预载荷高强度栓接结构连接副第3部分：HR型大六角头螺栓和螺母连接副预载荷高强度栓接结构连接副第4部分：HV型大六角头螺栓和螺母连接副预载荷高强度栓接结构连接副第5部分：平垫圈预载荷高强度栓接结构连接副第6部分：倒角平垫圈预载荷高强度栓接结构连接副第8部分：扭剪型圆头螺栓和螺母连接副预载荷高强度栓接结构连接副第9部分：扭剪型大六角头螺栓和螺母连接副YB/T5293金属材料顶锻试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。耐候钢weatheringsteel通过添加少量的合金元素如Cu、P、Cr、Ni等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高耐大气腐蚀性能的钢。I代表低合金钢材耐大气腐蚀的参数。注：该指数利用基于钢的化学成分的预测公式计算得到，指数越大，钢的耐腐蚀性能越好。耐候钢高强度螺栓连接副highstrengthboltingassembliesofweatheringsteel由耐候钢制造的高强度螺栓、高强度螺母和高强度垫圈组成的连接副。4型式尺寸连接副包括1个螺栓、1个螺母和1个/2个垫圈，型式尺寸应符合GB/T1228、GB/T1229、GB/T1230、GB/T3632、GB/T32076.3～32076.6、GB/T32076.8和GB/T32076.9等产品标准的规定。35技术要求5.1材料及使用配合耐候钢高强度螺栓、螺母和垫圈宜采用相同化学成分的材料，化学成分(熔炼分析)限值应符合表1的规定，成品化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。材料具有足够的淬透性，在淬火后回火前应获得约90%的马氏体组织。依据GB/T4171计算得到的连接副用耐候钢耐大气腐蚀性指数I应不小于构件钢材的耐大气腐蚀性指数，且应不小于6.0。连接副用钢技术条件按附录A的规定。其他在用连接副耐候钢材料牌号及化学成分见附录B。表1螺栓/螺母/垫圈用耐候钢材料化学成分化学成分(质量分数)%最低回火温度℃CMnPSNiMo0.30～0.520.20～0.60427螺栓应在奥氏体化温度下，采用油冷淬火。螺栓、螺母、垫圈的使用配合应符合表2的规定。类别螺栓螺母垫圈大六角头螺栓连接副NH8.8SNH10.9SNH10H扭剪型螺栓连接副NH10.9SNH10H5.2机械性能按6.1.1规定的方法在环境温度10℃~35℃条件下进行试验时，机械加工试件的机械性能应符合表3的规定。4表3螺栓机械性能性能等级抗拉强度规定非比例延伸0.2%的应力机械加工试件的断后伸长率机械加工试件的断面收缩率吸收能量KV₂/J硬度NH8.8SNH10.9S按6.1.1规定的方法在环境温度10℃~35℃条件下进行螺栓实物楔负载试验时，拉力载荷应在表4规定的范围内，且断裂应发生在螺纹部分或螺纹与无螺纹杆部交接处。当螺栓长径比l/d≤3时，如不能做楔负载试验，可做拉力载荷试验或芯部硬度试验。拉力载荷应符合表4的规定，芯部硬度应符合表3的规定。表4未规定的规格范围按相关产品标准要求。单位为牛顿M12M16M20M24M30M36P/mm2334螺纹公称应力截面积Asnom/mm²性能等级NH8.8S70000~130000~203000~251000~293000~381000~473000466000~678000~性能等级NH10.9S87700~163000~255000~315000~367000~420000477000~583000~850000~注：P——螺距。”根据As.m计算得出，100000N以内圆整到上一个100N,100000N以上圆整到上一个1000N。螺栓的脱碳层应符合GB/T3098.1的规定。按6.1.2规定的方法在环境温度10℃~35℃条件下进行试验时，螺母保证载荷应符合表5规定。表5未规定的规格范围按相关产品标准要求。5表5螺母保证载荷"单位为牛顿M12M16M20M24M30M36P/mm2334螺纹公称应力截面积A.公称/mm²466000477000根据As.mom计算得出，100000N以内圆整到上一个100N,100000N以上圆整到上一个1000N。按6.1.2规定的方法在环境温度10℃~35℃条件下进行硬度试验时，螺母硬度值应符合表6表6螺母硬度性能等级维氏硬度洛氏硬度minmaxminmaxNH8HNH10H按6.1.3规定的方法在环境温度为10℃~35℃条件下进行硬度试验时，垫圈硬度值为329HV30～436HV30(35HRC～45H5.3连接副功能特性大六角头螺栓连接副扭矩系数试验按GB/T1231的规定进行。同批连接副的扭矩系数平均值为0.110～0.150,扭矩系数标准偏差应不大于0.0100。每一连接副包括1个螺栓、1个螺母、2个垫圈，并应分属同批制造。扭剪型螺栓连接副紧固轴力应符合表7或表8规定。紧固轴力变异系数应不大于0.10(变异系数=标准偏差/平均值)。表7符合GB/T3632的扭剪型螺栓连接副紧固轴力极限值螺纹规格dM16M20M22M24M27M30每批紧固轴力的平均值F平均公称minmax4306表8符合GB/T32076.8/GB/T32076.9的扭剪型螺栓连接副紧固轴力极限值标准试验芯棒螺纹公称应力截面积Ag,nom/mm²紧固轴力FminNNM12M16M20M22M24M27M30431970M36经供需双方协商，可对连接副材料的耐大气腐蚀性能进行判定。钢的耐大气腐蚀指数I应不小于6.0,计算方法见GB/T4171。螺纹的基本尺寸应符合GB/T196中粗牙普通螺纹的规定。螺栓螺纹公差带应为GB/T197中6g,螺母螺纹公差带应为GB/T197中6H。5.6表面缺陷螺栓、螺母的表面缺陷应分别符合GB/T5779.1和GB/T5779.2的规定。垫圈不应有裂纹、毛刺、浮锈和影响使用的凹痕、划伤。5.7表面处理连接副应进行保证扭矩系数或紧固轴力的表面处理，有需要时，可由供需协议采用其他处理方法。6试验方法6.1机械性能试验方法6.1.1螺栓机械性能试验方法按GB/T3098.1的规定。6.1.2螺母机械性能试验方法按GB/T3098.2的规定。6.1.3垫圈硬度试验方法按GB/T3098.26的规定。6.2扭矩系数试验方法大六角头螺栓连接副扭矩系数试验方法按GB/T1231或GB/T32076.2的规定。76.3紧固轴力试验方法扭剪型螺栓连接副紧固轴力试验方法按GB/T3632或GB/T32076.8或GB/T32076.9的规定。6.4耐大气腐蚀性评估方法连接副耐大气腐蚀性评估方法按GB/T4171的规定。7验收检查连接副按GB/T32076.1或GB/T1231或GB/T3632的规定验收检查，螺栓、螺母和垫圈按GB/T90.1的规定验收检查。8.1标志连接副用螺栓应标志制造者识别标志和性能等级，应在头部顶面用凹字或凸字标志，如图1所示，或可在头部侧面用凹字标志。性能等级应标志为“NH××.×S”,其中由点隔开的数字分别表示公称抗拉强度的1/100和屈强比，字母“NH”代表耐候钢，“S”表示钢结构用螺栓。标引序号说明：1——连接副制造者识别标志。图1螺栓标志示意图连接副用螺母应标志制造者识别标志和性能等级，应在顶面或侧面用凹字标志，如图2所示性能等级应标志为“NH××H”,其中数字相当于可与其搭配使用的螺栓的最高性能等级标记中左边的数标引序号说明：1——连接副制造者识别标志。图2螺母标志示意图88.2质量证明文件生产厂家供货时应提供相应的产品质量检验证书、合格证和所用原材料的检测报告，其产品质量检验报告应包括GB/T1231规定的内容和耐大气腐蚀性指数I。8.3.1包装箱应牢固、防潮，每箱质量不应超过40kg。箱内螺栓、螺母及垫圈应分开包装。螺栓应逐个包装，并有螺纹保护套。不同批号的连接副不应混装。8.4运输和贮存在运输和贮存过程中应防潮、防尘，并应轻装轻卸，防止螺纹损伤。9(规范性)钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副用钢技术条件A.1尺寸及外形A.1.1热轧盘条的尺寸、外形及其允许偏差按GB/T14981中的B级及以上精度执行，热轧圆钢的尺寸、外形及其允许偏差按GB/T702中的第1组偏差序列执行。A.1.2每盘盘条由一根组成，不应有焊接点，线卷整齐，不应有紊乱现象，盘重不应小于1000kg。A.2技术要求A.2.1冶炼方法采用转炉或电炉冶炼，必要时经炉外精炼和真空脱气处理。除非需方有特殊要求，冶炼方法一般由供方选择。A.2.2脱碳层总脱碳层(铁素体十过渡层)深度不应大于公称直径的1%,完全脱碳层深度不应超过GB/T6478的要求。A.2.3表面质量钢材表面应光滑，不应有目视可见的裂纹、结疤、夹杂、耳子和折叠。表面可有深度不超过公差之半的个别划痕和麻点，以及深度不超过0.10mm的个别发纹。A.2.4奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度不小于6级。A.2.5冷顶锻按照YB/T5293的规定取样进行冷顶锻试验。试样冷顶锻后与冷顶锻前的高度之比为1/2。冷顶锻后试样侧面不应有目视可见的裂纹、裂缝及裂口。A.2.6非金属夹杂物按GB/T10561规定的A法进行检验，非金属夹杂物级别应符合表A.1规定。表A.1非金属夹杂物级别夹杂类型A类B类C类D类细系粗系细系粗系细系粗系细系粗系合格级别GB/T43151—2023A.2.7耐腐蚀性能连接副用钢的耐大气腐蚀性指数I≥6.0。I的计算见公式(A.1):I=26.01(%Cu)+3.88(%Ni)+1.20(%Cr)+1.49(%Si)+17.28(%P)-7.29(%Cu)(%Ni)一9.10(%Ni)(%P)-33.39(%Cu)²…………(A.1)A.2.8淬透性材料具有足够的淬透性，以确保紧固件芯部在“淬硬”状态、回火前获得约90%的马氏体组织。A.2.9低倍组织在横向酸浸试片上不应有目视可见的缩孔、气泡、分层、裂缝、夹杂和白点。酸浸低倍组织中一般疏松、中心疏松、中心(或锭型)偏析均应不大于1.5级。A.3试验方法每批钢材的检验项目、取样数量、取样方法及部位、试验方法应符合表A.2的规定。表A.2钢材的检验项目、取样数量、取样方法及试验方法一览表序号检验项目取样数量取样方法及部位试验方法1化学成分1个/炉2拉伸1个/批3脱碳层2个/批不同根/盘4晶粒度1个/批任一根/盘5冷顶锻3个/批不同根/盘6非金属夹杂物2个/批不同根/盘7表面质量逐根(盘)8尺寸、外形逐根(盘)千分尺、游标卡尺9硬度3个/批不同根/盘低倍组织2个/批A.4检验规则A.4.1检查和验收验收。A.4.2组批规则钢材应按批验收，每批由同一炉号、同一牌号、同一规格和同一热处理炉次的钢材组成。A.4.3取样数量及取样部位每批钢材的取样数量及取样部位应符合表A.2的规定。A.4.4复验与判定规则A.4.4.1钢材的复验与判定规则按GB/T17505的规定执行。A.4.4.2供方若能保证钢材合格时，对同一炉号的钢材的非金属夹杂物的检验结果，可以坯代材。钢材的包装、标志和质量证明书除应符合GB/T2101的规定外，还应提供耐大气腐蚀系数I值。云(资料性)其他在用连接副耐候钢材料牌号及化学成分表B.1、表B.2分别给出了其他在用连接副耐候钢牌号的构成及其含义、化学成分。耐候钢牌号由代表“耐候”的汉语拼音首字母、表征紧固件强度等级的数字两部分组成。表B.1其他在用连接副耐候钢牌号的构成及其含义产品类别牌号牌号构成含义耐候钢NH4NH——“耐候”汉语拼音首字母；数字——紧固件抗拉强度的1%;B——含硼钢NH6NH8NHB8NH10NHB10表B.2其他在用连接副耐候钢材料牌号及化学成分(熔炼分析)牌号化学成分(质量分数)/%热处理CMnPSNiMo