《紧固件钢结构用自锁式单向高强度螺栓连接副》

1

紧固件钢结构用单向自锁式高强度螺栓

1范围

本文件规定了钢结构用单向自锁式高强度螺栓及其组件型式、尺寸、技术要求、试验方法、检验规则、标志、标记及包装。

本文件适用于螺纹规格M10～M24的钢结构用单向自锁式高强度螺栓。

本文件规定的螺栓适用于铁路和公路桥梁、锅炉钢结构、工业厂房、高层民用建筑、塔桅结构、起重机械及其他钢结构高强度螺栓连接中的闭口截面构件或一端不易触及的连接节点部位。

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/T90.1紧固件验收检查

GB/T90.2紧固件标志与包装

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(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标

尺)

GB/T699优质碳素结构钢GB/T1237紧固件标记方法

GB/T3077合金结构钢

GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱

GB/T3098.2紧固件机械性能第2部分：螺母

GB/T3099.4紧固件术语控制、检查、交付、接收和质量

GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法

GB/T5267.2紧固件非电解锌片涂层

GB/T5267.5紧固件表面处理第5部分：热扩散渗锌层

GB/T5574工业用橡胶板

GB/T5783紧固件六角头螺栓全螺纹

GB/T5779.1紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱一般要求

GB/T11376金属及其他无机覆盖层金属的磷化膜

JJG707扭矩扳子检定规程

2

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

单向自锁式高强度螺栓self-lockedhighstrengthblindbolt

通过自身锥头与套筒锁定，使外套筒膨胀形成紧固作用可仅从钢构件一侧进行连接操作的螺栓，

简称单向自锁式螺栓。

4型式

单向自锁式高强度螺栓由5个部件组成，如图1所示。螺栓、钢垫圈、橡胶垫圈、锥头及套筒。

图1单向自锁式高强度螺栓示意图

5尺寸

5.1螺栓组合规格

单向自锁式高强度螺栓各个组件的规格尺寸应符合表1-表5的规定。

表1螺栓组件规格尺寸

单位为毫米

型号

螺栓规格d×l

套筒尺寸

内径×外径×长度×

开缝长度

钢垫圈尺寸

内径×外径×厚度

橡胶垫圈尺寸内径×外径×厚度

DZ10-050

M10×50

11×14×35×25

10×25×3

10×14×1

DZ10-070

M10×70

11×14×55×40

DZ10-090

M10×90

11×14×75×40

DZ12-055

M12×55

13×19×34×24

13×30×5

12×18×2

DZ12-075

M12×75

13×19×54×41

DZ12-095

M12×95

13×19×74×44

3

表1螺栓组件规格尺寸（续）

单位为毫米

型号

螺栓规格d×l

套筒尺寸

内径×外径×长度×

开缝长度

钢垫圈尺寸

内径×外径×厚度

橡胶垫圈尺寸内径×外径×厚度

DZ16-075

M16×75

17×25×49×36

17×38×8

16×24×3

DZ16-100

M16×100

17×25×73×53

DZ16-120

M16×120

17×25×93×48

DZ20-090

M20×90

21×32×57×44

21×51×10

20×31×3

DZ20-120

M20×120

21×32×87×64

DZ20-150

M20×150

21×32×117×67

DZ24-100

M24×100

25×38×58×38

25×66×12

24.5×38×5

DZ24-130

M24×130

25×38×88×63

DZ24-160

M24×160

25×38×118×68

5.2螺栓

螺栓型式尺寸按GB/T5783规定。

5.3套筒

套筒型式应按图2，尺寸应按表2。

图2套筒

表2套筒尺寸

螺栓螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

lt/mm

公称

35/55/75

34/54/74

49/73/93

57/87/117

58/88/118

min

34.8/54.8/74.

8

33.8/53.8/73.

8

48.8/72.8/92.

8

56.8/86.8/116

.8

57.8/87.8/117

.8

max

35.2/55.2/75.

2

34.2/54.2/74.

2

49.2/73.2/93.

2

57.2/87.2/117

.2

58.2/88.2/118

.2

4

表2套筒尺寸（续）

螺栓螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

lk/mm

公称

25/40/40

24/41/44

35/40/40

44/64/67

38/63/68

min

24.8/39.8/39.

8

23.8/40.8/43.

8

34.8/39.8/39.

8

43.8/63.8/66.

8

37.8/62.8/67.

8

max

25.2/40.2/40.

2

24.2/41.2/44.

2

35.2/40.2/40.

2

44.2/64.2/67.

2

38.2/63.2/68.

2

t1/mm

公称

11

13

17

21

25

min

10.9

12.9

16.9

20.9

24.9

max

11.1

13.1

17.1

21.1

25.1

t2/mm

公称

14

19

26

32

38

min

13.9

18.9

25.9

31.9

37.9

max

14.1

19.1

26.1

32.1

38.1

t3/mm

公称

0.8

1

1.4

1.6

1.8

min

0.7

0.9

1.3

1.5

1.7

max

0.9

1.1

1.5

1.7

1.9

t4/mm

公称

13

17

22

28

33

min

12.9

16.9

21.9

27.9

32.9

max

13.1

17.1

22.1

28.1

33.1

r/mm

公称

\

1.5

1.5

1.5

1.5

min

\

1.4

1.4

1.4

1.4

max

\

1.6

1.6

1.6

1.6

5.4锥头

锥头型式应按图3，尺寸应按表3。

图3锥头

5

表3锥头尺寸

螺栓螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

lz/mm

公称

10

14

18

22.5

26

min

9.8

13.8

17.8

22.3

25.8

max

10.2

14.2

18.2

22.7

26.2

D/mm

公称

10

12

16

20

24

min

9.9

11.9

15.9

19.9

23.9

max

10.1

12.1

16.1

20.1

24.1

da/mm

公称

12

15

19

24

29

min

11.9

14.9

18.9

23.9

28.9

max

12.1

15.1

19.1

24.1

29.1

dw/mm

公称

14

19

25

30

36

min

13.9

18.9

24.9

29.9

35.9

max

14.1

19.1

25.1

30.1

36.1

齿数

参考

20

27

34

43

46

5.5钢垫圈

钢垫圈型式应按图4，尺寸应按表4。

图4钢垫圈

表4钢垫圈尺寸

螺栓螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

d1/mm

min

10

13

17

21

25

max

10.36

13.43

17.43

21.52

25.52

d2/mm

min

23.7

28.7

36.4

49.1

64.1

max

25

30

38

51

66

d3/mm

min

13.23

15.23

19.23

24.32

28.32

max

14.03

16.03

20.03

25.12

29.12

6

表4钢垫圈尺寸（续）

螺栓螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

h/mm

公称

3

4.5

4.5

6

6

min

2.7

4.2

4.2

5.7

5.7

max

3.3

4.8

4.8

6.3

6.3

t/mm

min

1.5

1

1

2.5

3

max

1.75

1.25

1.25

2.75

3.75

q/mm

min

1.0

1.0

1.0

1.0

1.5

max

1.5

1.5

1.5

1.5

2.0

5.6橡胶垫圈

橡胶垫圈型式应按图5，尺寸应按表5。

图5橡胶垫圈

表5橡胶垫圈尺寸

螺栓螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

hx/mm

公称

1

2

3

3

5

min

0.8

1.8

2.8

2.8

4.8

max

1.2

2.2

3.2

3.2

5.2

x1/mm

公称

10

12

16

20

24.5

min

9.9

11.9

15.9

19.9

24.4

max

10.1

12.1

16.1

20.1

24.6

x2/mm

公称

14

18

24

31

38

min

13.9

17.9

23.9

30.9

37.9

max

14.1

18.1

24.1

31.1

38.1

7

6技术要求

6.1材料

表6螺栓、套筒、锥头、垫圈的性能等级和材料牌号

类别

性能等级

材料

标准编号

螺栓

10.9

钢

GB/T3098.1

8.8

套筒

—

45

GB/T699

锥头

—

40Cr

GB/T3077

钢垫圈

—

45

GB/T699

橡胶垫圈

—

橡胶

GB/T5574

6.2机械性能

6.2.1螺栓

螺栓机械性能应按GB/T3098.1的规定。

6.2.2套筒

制造厂应将制造套筒的材料取样，经热处理工艺处理后，制成试件进行拉伸试验，其结果应符合

表7的规定。

表7套筒材料试件机械性能要求

拉伸强度σb/MPa

屈服强度σs/MPa

断后伸长率A/%

断后收缩率Z/%

硬度HRC

550~700

490~600

≥15

≥20

24~30

6.2.3锥头

锥头的保证载荷及硬度应符合表8的规定。

表8锥头的保证载荷及硬度

保证载荷/kN

螺栓螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

61

89

165

260

375

硬度/HRC

32~39

6.2.4钢垫圈

钢垫圈的硬度为300HV~370HV。

6.2.5橡胶垫圈

橡胶垫圈的机械性能应符合表9的规定。

8

表9橡胶垫圈的机械性能要求

材质

硬度（IRHD）

FKM

≥60

6.2.6螺栓紧固轴力

螺栓装配后紧固轴力应符合表10的规定。

表10紧固轴力及标准偏差

螺纹规格

M10

M12

M16

M20

M24

性能等级

8.8

每批紧固轴力的平均值/kN

公称

31.5

50

90

140

195.5

min

28

45

81

126

176

max

35

55

99

154

215

紧固轴力标准偏差σ≤/kN

2.8

4.5

8.1

12.6

17.6

10.9

每批紧固轴力的平均值/kN

公称

41

59

110

171

248

min

37

53

100

155

255

max

45

65

121

188

272

紧固轴力标准偏差σ≤/kN

3.7

5.3

10.0

15.5

22.5

6.3螺栓、锥头的螺纹

螺栓螺纹公差带按GB/T197的6g，锥头螺纹公差带按GB/T197的6H。

6.4表面缺陷

6.4.1螺栓的表面缺陷分别按GB/T5779.1的规定。

6.4.2套筒、锥头、钢垫圈不允许有裂缝、毛刺、浮锈和影响使用的凹痕、划伤。

6.4.3橡胶垫圈不允许有影响使用的凹痕、划伤。

6.5表面处理

螺栓、套筒、锥头和钢垫圈均应按应用场景需求进行可保证防腐蚀效果的表面处理，表面处理工艺由制造者选择，磷化技术要求按GB/T11376，非电解锌片涂层技术要求按GB/T5267.2，热扩散渗锌技术要求按GB/T5267.5。如有其他技术要求或表面处理,可由供需协议。

7试验方法

7.1试验环境温度

试验应在室温（10℃~35℃)下进行，但冲击试验应在—20℃下进行。

7.2螺栓机械性能

螺栓机械性能试验方法按GB/T3098.1规定。

7.3套筒

9

7.3.1拉力试验

拉力试验按GB/T228.1规定。

7.3.2硬度试验

硬度试验按GB/T230.1规定。

7.4锥头

7.4.1保证荷载试验

按图6将锥头拧入螺纹芯棒，按GB/T3098.2中拉伸法进行试验。

图6锥头保证荷载试验

7.4.2硬度试验方法

在1/2锥头高度横截面测定硬度。试件宜采用适当的加工方法制备，不致因过热或加工硬化而改变锥头硬度;横截面表面应进行适当处理。可以使用任何适用的硬度试验方法。读取沿对角、180°方向，两组各三点硬度值(见图7)。

10

图7锥头硬度试验示意图

可以采用以下试验载荷/标尺测定硬度：

维氏硬度试验：最小载荷为98N（HV10）；

布氏硬度试验：HBW2.5/187.5；

洛氏硬度试验：HRB或HRC。

7.5垫圈

硬度值应为同一垫圈面上间隔约120°的三个读数的平均值。试验方法按照GB/T230.1或GB/T4340.1的规定。验收时如有争议，以维氏硬度（HV30）试验为仲裁。

7.6螺栓紧固轴力

7.6.1螺栓的紧固轴力试验在轴力计(或测力环)上进行，每一螺栓组(一个螺栓、一个套筒、一个锥头、一个钢垫圈和一个橡胶垫圈)只能试验一次，不得重复使用。

7.6.2施拧扭矩是施加于螺栓头上的扭矩，其误差不应大于测试扭矩值的2%。使用的扭矩扳手准确度级别不应低于JJG707中规定的2级。

7.6.3螺栓的轴力用轴力计测定，其误差不应大于测定螺栓轴力的2%。轴力计的最小示值应在1kN以下。

7.6.4进行螺栓轴力试验时，螺栓轴力应控制在表14所规定的范围内，并同时记录所测扭矩。

7.6.5进行螺栓轴力试验时，应同时记录环境温度。试验所用的工装夹具、仪表及螺栓组均应放置在该环境内至少2h。

7.6.6进行螺栓轴力试验时，套筒张开端夹具的孔径应比套管外径最多大1mm。

7.6.7如有争议时，螺栓紧固轴力试验应在23°C士5°C进行。

8检验规则

8.1出厂检验按批进行。同一性能等级、材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺栓、套筒、锥头、钢垫圈、橡胶垫圈为同批。

8.2由同批螺栓、套筒、锥头、钢垫圈、橡胶垫圈组成的螺栓组最大数量为3000套。

8.3螺栓紧固轴力的检验按批抽取8套，8套螺栓组的紧固轴力平均值及标准偏差均应符合表14的规定。

11

8.4螺栓机械性能、套筒硬度、锥头保证载荷及硬度和垫圈硬度的检验按批抽取，样本大小n=8，合格判定数Ac=0。

8.5螺栓、套筒、锥头、钢垫圈、橡胶垫圈的尺寸、外观及表面缺陷的检验抽样方案按GB