[发明专利]一种垫圈、采用该垫圈的高强度螺栓连接副及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种垫圈，应用在高强度螺栓连接副中，包括：本体，其上设有贯穿螺栓的螺孔；外倒角，其设在所述本体外圆周上。本发明还提供了一种高强度螺栓连接副。本发明还提供了一种高强度螺栓连接副的生产工艺。本发明的有益效果为：在垫圈上设置外倒角，解决了垫圈反装后无法检查的问题，一方面便于工人识别安装，另一方面便于后续检查工作；增加了垫圈的厚度，解决了垫圈由于制造误差导致的厚度不足的问题，增大所能承受的轴向压缩荷载；降低了P、S元素含量，减小螺栓断裂的风险；在生产中的关键工序环节增加脱氢工艺，降低螺栓生产过程中氢含量，避免氢脆的发生；在螺栓发生断裂的截面突变部位增加过渡渐变圆弧设计，解决应力集中现象。

技术领域

本发明涉及螺栓技术领域，具体而言，涉及一种垫圈、采用该垫圈的高强度螺栓连接副及其生产工艺。

背景技术

高强螺栓连接是大型桥梁等钢结构的主要连接方式之一，它的可靠性将直接决定结构安全。近年来，受多种因素影响，部分桥梁存在高强螺栓延迟断裂脱落情况。一方面，如果线路上方的高强螺栓断裂脱落，击打高速列车的风险极大，为降低高强螺栓击打列车后造成的影响，部份桥梁所在区段只能采取限速措施，势必影响运输秩序；另一方面，对钢结构而言，连接破坏是结构破坏的最重要原因，作为连接部位的重要传力部件，高强螺栓的延迟断裂甚至会导致连接接头滑移，最终引起主体结构失稳破坏。为降低高强螺栓延迟断裂的机率，减少对高速行车和结构安全的影响，需尽快找出高强螺栓延迟断裂的原因，针对性提出预防与整治措施。

高强螺栓延迟断裂的诱因总体可以分为内、外两类。内因主要包括高强螺栓材质和制造的缺陷等，外因主要包括温度、湿度、酸碱度等环境因素，以及施工误差等。原材料在冶炼和酸洗过程中残留的有害杂质，最终会成为高强螺栓的初始缺陷，在生产过程中盘条要经过成形、螺纹加工和热处理等主要工序，也有可能产生新的制造缺陷，这些缺陷都会成为日后高强螺栓延迟断裂的内因。根据铁路钢桥高强螺栓连接施工规定(TBJ214-92)，铁路钢桥架设过程中采用定扭矩扳手进行施工扭矩控制。该法技术成熟，应用广泛，但限于工具水平和扭矩系数离散，仍存在施工扭矩控制不准，扳前扳后扭矩标定，终拧后扭矩检查复验等复杂施工工序，无法实现预紧力精准控制，一旦出现超拧，必将成为高强螺栓延迟断裂的外因。只有杜绝内、外两方面诱因，才能有效降低高强螺栓延迟断裂的概率。

目前，现有的高强度螺栓主要具有以下缺点：(1)垫圈在连接副中起到增大接触面积、保护螺栓和钢板、防止松动，但是现有垫圈由于结构形式的特点，在安装过程中容易出现垫圈装反现象，且安装完成之后无法被发现，由于制造误差导致的垫圈厚度不足等问题，进而导致螺栓扭矩系数离散，影响螺栓受力性能。(2)P、S等有害元素依据GB/T1231-06所规定的含量(S≤0.04％；P≤0.04％)，含量相对较高，不仅影响螺栓热处理后的机械性能，增大螺栓断裂的风险，更对螺栓提降低延迟断裂能力。(3)螺栓连接副生产过程中未有脱氢工艺，而氢是螺栓延迟断裂的重要诱因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垫圈、采用该垫圈的高强度螺栓连接副及其生产工艺，解决了垫圈反装后无法检查、由于制造误差导致的厚度不足、P和S元素含量过高、氢含量高、截面突变部位易断裂的问题。

本发明提供了一种垫圈，所述垫圈应用在高强度螺栓连接副中，包括：

本体，其上设有贯穿螺栓的螺孔；

外倒角，其设在所述本体外圆周上，所述外倒角为直倒角或圆弧倒角。

作为本发明进一步的改进，所述外倒角为45度的直倒角或直径为2.5mm的圆弧倒角。

作为本发明进一步的改进，当螺栓大径为12mm时，所述垫圈内径d₁为13～13.43mm，所述垫圈外径d₂为23.7～25mm，所述外倒角直径d₃为15.23～16.03mm，所述垫圈厚度h为4.5～5.8mm；