一、螺栓緊固安裝方法簡介

    目前國標中或行業(yè)中經(jīng)常接觸的螺栓緊固安裝的4 種方法是扭矩法、轉(zhuǎn)角法、扭矩斜率法、拉伸法4 種方法，最常用的安裝方法還是扭矩法，因其操作簡便、易于掌握。扭矩法中主要是要確定扭矩系數(shù)與標準偏差。扭矩法是在彈性范圍內(nèi)安裝，損耗很大，表面摩擦、螺紋間的摩擦損耗了大量的安裝扭矩，真正轉(zhuǎn)化為緊固軸力的大約只占安裝扭矩的10% 左右（圖1）。

二、試驗室測試扭矩系數(shù)及標準偏差方法

    試驗室做高強螺栓扭矩系數(shù)的程序是這樣的：在試驗臺上卡固被測螺栓，用扭矩扳手逐步擰緊螺栓（螺母），觀察軸力檢測儀上的讀數(shù)，確定所施加的軸力數(shù)值滿足設計預拉力規(guī)定范圍的下限，然后在扭矩扳手頭部加裝傳感器，再緩慢施加扭矩（施工扭矩），最終可以在預拉力取值范圍內(nèi)通過傳感器在施工扭矩測試儀上讀出施工扭矩值，儀器自動保存以上兩個數(shù)據(jù)。按以上步驟做完8 套試件，測試儀自動計算出扭矩系數(shù)平均值和標準偏差值。

三、扭矩系數(shù)與標準偏差對螺栓安裝緊固的影響（圖2）

扭矩、預緊力及扭矩系數(shù)三者之間的關系：

T=k·F·d

式中：T ——扭矩，N·m；

　k ——扭矩系數(shù)（也稱總摩擦系數(shù)）；

　F ——預緊力（軸向張力），kN；

　d ——螺紋的公稱直徑，mm。

從公式可以看出：在扭矩T 恒定，直徑d 恒定，螺栓極限強度恒定的情況下，k 越小，產(chǎn)生的預緊力F越大。那么是否k 越小越好呢？

    當扭矩系數(shù)小到一定的程度，在一定的扭矩的作用下，緊固力超過了螺栓的強度極限，高強度螺栓就會產(chǎn)生伸長甚至斷頭的現(xiàn)象；反之，扭矩系數(shù)過大，則產(chǎn)生的緊固力就會過小，螺栓連接副達不到預緊的功能，就可能產(chǎn)生松動情況。因此，要使緊固力在一個標準的范圍內(nèi)，則產(chǎn)品的扭矩系數(shù)就要限定在一個規(guī)定的范圍內(nèi)。

    如果扭矩系數(shù)偏大，但標準偏差≤ 0.01，安裝時要增加扭矩，安裝時費力，但不會出現(xiàn)過擰或松動現(xiàn)象。因此，從某種角度來講，標準偏差比扭矩系數(shù)更加重要。

    扭矩系數(shù)和標準偏差是安裝中不可分割的兩個重要參數(shù)。目前國標GB/T1231-2000 對鋼結(jié)構(gòu)用高強度螺栓連接副作了標準規(guī)定，扭矩系數(shù)k =0.11 ～ 0.15，標準偏差≤ 0.01。

    從某種角度來講，標準偏差比扭矩系數(shù)更加重要。因此，企業(yè)實際使用時，一般標準偏差≤ 0.01 這個條件不會放松。而扭矩系數(shù)k =0.11 ～ 0.15 這個條件卻可以放寬。如某風電廠就要求扭矩系數(shù)值控制在0.08 ～ 0.12，扭矩系數(shù)均值控制在0.09 ～ 0.12 之間。

四、扭矩系數(shù)的主要影響因素

    影響扭矩系數(shù)的因素主要有：摩擦表面的狀況、潤滑劑的類型、潤滑劑的不同涂抹部位等。以下對通過實驗取得的大量測試數(shù)據(jù)加以對比分析。

1. 摩擦表面的狀況

    加工精度越高，扭矩系數(shù)越小（扭矩系數(shù)相當于總摩擦系數(shù)）；潤滑狀態(tài)越好，扭矩系數(shù)越小。表面狀況對扭矩系數(shù)的影響非常大，直接關系到安裝扭矩及緊固軸力，一般情況下，潤滑后，扭矩系數(shù)可下降20% 到50%，甚至可以下降80% 以上，對緊固件影響很大，如表1 所示。

2. 不同類型潤滑劑對扭矩系數(shù)的影響

    從表1 可看出，用了潤滑劑后，扭矩系數(shù)直線下降。而不同類型的潤滑劑下降的幅度也大不相同，如表2 所示。

3. 不同的涂抹部位，對扭矩系數(shù)的影響

（1）只在螺栓與螺母的螺紋上涂潤滑劑（墊圈上不涂）。其測試數(shù)據(jù)如表3 所示。

（2）除在螺栓與螺母的螺紋上涂潤滑劑，還在墊圈的平面上涂。

    扭矩系數(shù)明顯下降，實驗結(jié)果如表4 所示。

    可見在墊圈上涂潤滑劑很有必要，能大幅降低扭矩系數(shù)。除此之外，還有一個易被忽視的因素，因涂抹方便，往往只在螺栓螺紋處和墊圈上涂，以為螺母在裝配時自然會沾到潤滑劑，而不會在螺母螺紋處全面涂抹。

（3）對于減小扭矩系數(shù)來說，其實螺母的潤滑比螺栓的潤滑更重要。

    以下是兩組數(shù)據(jù)的對比： 一組是在螺栓、墊圈上涂潤滑劑， 螺母點涂潤滑劑的扭矩系數(shù)測試結(jié)果（ 表5 ） 。

    另一組是在螺栓、墊圈上涂潤滑劑，螺母螺紋處全面涂抹潤滑劑的扭矩系數(shù)測試結(jié)果（表６）。對表5、表6 兩組數(shù)據(jù)進行對比分析： 同一種產(chǎn)品，同一種潤滑劑，后面一組產(chǎn)品與前面不同的是在螺母螺紋孔全面涂裝，扭矩系數(shù)明顯下降，降幅比較大。說明螺母潤滑對扭矩系數(shù)下降起了很大作用，通過反復實驗，證實了對于扭矩系數(shù)的減小，螺母的潤滑比螺栓的更重要。