Затяжка высокопрочных болтов сп

Вот скажу сразу, когда слышу про затяжку высокопрочных болтов сп, первое, что приходит в голову – это куча мифов. Все думают, главное – динамометрический ключ выставить и крутануть до щелчка. А на деле, если болт сам по себе не тот, или шайба не та, или поверхность подготовлена как попало – все эти щелчки к чертям. У нас в ООО Баоцзи Юньхай Стандартная Деталь с этим сталкивались не раз, особенно когда клиенты присылают запросы на высокопрочные нестандартные крепежи для ответственных узлов. Они часто фокус на момент затяжки ставят, а про сопрягаемые поверхности забывают. Или, что еще хуже, думают, что любой болт класса прочности 10.9 можно затянуть одинаково. Это не так.

Почему 'сп' – это не просто цифра в спецификации

Собственно, в обозначении затяжка высокопрочных болтов сп эта аббревиатура 'сп' – она ведь от 'сопротивление' идет, условно говоря. Речь о болтах с контролируемым натяжением. И вот тут начинается самое интересное. Многие, особенно на монтаже, считают, что раз болт высокопрочный, значит, его можно 'дожать' сильнее, про запас. Опаснейшее заблуждение. Перетяг – это не запас, это путь к ползучести, к внезапному разрушению от усталости, особенно в динамически нагруженных конструкциях, типа тех же железнодорожных креплений или узлов в нефтяной арматуре.

У нас был случай, поставляли партию нестандартных высокопрочных шпилек для фланцевого соединения на одном химическом предприятии. Материал – 42CrMo, класс прочности – специальный. Клиент пожаловался, что после полугода работы пошла течь по фланцу. Приехали, посмотрели. Оказалось, монтажники, не найдя рекомендованного нами момента (он был довольно высокий), использовали стандартную таблицу для болтов М24 10.9. Затянули, но недотянули относительно нужного предварительного натяга. В результате циклическое давление 'играло' фланцем, прокладка не держала. А ведь в спецификации было четко: затяжка высокопрочных болтов сп должна проводиться до заданного удлинения шпильки или с применением гидронатяжителей. Проигнорировали.

Поэтому теперь, когда готовим коммерческие предложения на сайте https://www.bjyhbzj.ru, мы обязательно акцентируем внимание не только на сертификатах и механических свойствах, но и на методике монтажа. Пишем что-то вроде: 'Для изделия №XXX рекомендуемый метод контроля натяжения – угол поворота гайки после момента обжатия'. Это не для красоты. Это чтобы избежать проблем.

Инструмент и 'чувство металла'

Переходим к инструменту. Гидравлические натяжители, динамометрические ключи с точностью ±3% – это, конечно, хорошо. Но есть нюанс, о котором редко пишут в инструкциях. Сам болт. Его геометрия под ключ. Бывает, поставляем американские стандартные крепежи, например, с шестигранником под ANSI. И если монтажник использует ключ-трещотку с несоответствующим, чуть разбитым профилем – он уже не чувствует момент. Он крутит до щелчка, но из-за люфта в головке ключа или в гранях гайки реальное усилие в резьбе может быть на 10-15% ниже. А для атомной энергетики, где мы тоже поставляем детали, такая погрешность – недопустима.

Отсюда вывод, который пришел с опытом: технология затяжки высокопрочных болтов сп – это система. Болт (его материал, покрытие, точность изготовления), инструмент (его калибровка и соответствие), метод (момент, угол, комбинированный) и квалификация персонала. Выпадает одно звено – вся цепочка рвется.

Помню, на одной пробной поставке титановых стандартных деталей для авиационного смежника была интересная история. Титановый болт – он же 'липкий'. При затяжке возникает высокий коэффициент трения в резьбе. Если использовать стандартные таблицы моментов для стальных болтов – можно сорвать резьбу или недобрать натяг. Пришлось совместно с технологами заказчика проводить испытания на образцах, чтобы вывести эмпирические поправочные коэффициенты для консистентной смазки, которую они применяли. Без этого этапа проект мог бы провалиться из-за отказов на стендовых испытаниях.

Покрытия и трение – неочевидный враг

Это, пожалуй, одна из самых коварных тем. Часто заказчик просит: 'Дайте болты с цинковым покрытием, чтобы не ржавело'. Справедливо. Но цинковое покрытие, особенно горячее цинкование, меняет коэффициент трения в паре резьба-гайка. И существенно. Если в расчетах конструктора заложен коэффициент трения, скажем, 0.14 для фосфатированного покрытия, а на болт нанесен толстый слой цинка с пассивацией, реальный коэффициент может быть 0.18 или выше. Что это значит для затяжки высокопрочных болтов сп? А то, что при одном и том же моменте ключа, предварительное натяжение в стержне болта будет разным. Большая часть момента уйдет на преодоление трения, а не на создание полезного натяжения.

Мы в ООО Баоцзи Юньхай Стандартная Деталь, когда изготавливаем нестандартные крепежные изделия под конкретные условия, всегда уточняем: 'Какое финишное покрытие планируется? Будете ли вы использовать смазку? Если да, то какую?'. Это не праздное любопытство. От этого зависит, какие рекомендации по моменту затяжки мы дадим в паспорте изделия. Иногда даже советуем отказаться от стандартного цинкования в пользу дакар-покрытия или специальных антифрикционных покрытий, особенно для ответственных соединений в энергетике.

Был неприятный урок на заре работы. Поставили партию высокопрочных болтов для ветроустановки. Все по чертежу, покрытие – хроматирование, как запрошено. Через полгода – рекламация: несколько болтов в узле крепления гондолы ослабли. Разбирались. Оказалось, монтажники использовали аэрозольную графитовую смазку 'для облегчения монтажа', о которой в проекте речи не было. Сочетание нашего покрытия и этой смазки дало непредсказуемо низкий и нестабильный коэффициент трения. Болты были затянуты 'по моменту', но фактического натяга оказалось недостаточно для борьбы с вибрационной нагрузкой. Теперь в документации жирным шрифтом пишем: 'Запрещено использование смазок, не согласованных с производителем болтов'.

Контроль: не только момент, но и... упругость

Современные тенденции – это контроль не только входного параметра (момента или угла), но и выходного – собственно натяжения. Ультразвуковые измерители удлинения болта – штука дорогая, но для АЭС или космической техники – необходимая. Мы, как поставщик крепежных изделий для атомной энергетики, должны обеспечивать не только стабильные механические свойства, но и стабильную акустическую характеристику (скорость звука) в партии болтов, чтобы эти ультразвуковые приборы давали точные показания.

Это отдельная боль. При термообработке партии высокопрочных болтов большого диаметра (М36, М48) может возникнуть неоднородность структуры по сечению. На механических свойствах на разрывной машине она может не проявиться, а на скорости распространения ультразвука – скажется. Поэтому технология закалки и отпуска выверяется до мелочей. Иногда приходится делать выборочный контроль не только твердости, но и макроструктуры на образцах-свидетелях.

В практике был эпизод с поставкой крупных шпилек для прессового оборудования. Заказчик применял метод контроля по углу поворота. Все болты из партии прошли приемку у нас. А у них при монтаже разброс усилий затяжки по шпилькам одного узла оказался больше 20%. Стали копать. Выяснилось, что у части шпилек из-за специфики нарезки резьбы (была применена новая роликовая головка) упругие характеристики начального участка 'момент-угол поворота' немного отличались. То есть до точки 'обжатия пакета' они шли чуть жестче. А так как метод угла поворота отсчитывается от этой точки, то и итоговое усилие получилось разным. Пришлось дорабатывать техпроцесс нарезки.

Вместо заключения: мысль вслух

Так к чему все это? К тому, что затяжка высокопрочных болтов сп – это не операция, это процесс, который начинается на стадии проектирования крепежа и заканчивается контролем после монтажа. Наша роль, как ООО Баоцзи Юньхай Стандартная Деталь, – не просто продать болт по чертежу. Наша роль – понимать, в каких условиях этот болт будет работать, и давать такие изделия и такие рекомендации, чтобы соединение отработало свой срок безотказно.

Поэтому на сайте https://www.bjyhbzj.ru мы стараемся не просто выложить каталог с высокопрочными нестандартными крепежными изделиями, американскими стандартами или титановыми деталями. Мы через техподдержку и инженеров стараемся выйти на диалог: 'А для чего вам это? Как будете монтировать? В какой среде?'. Это часто спасает и нас, и клиента от будущих проблем.

В конечном счете, самый надежный болт – это болт, который правильно выбран, правильно изготовлен и – что крайне важно – правильно затянут. И игнорировать любой из этих пунктов – значит, строить потенциальную аварию. А нам такое не нужно.