ASTM F3125_F3125M:2019钢结构用高强度螺栓连接副标准解读.pdf
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第35卷第1期机电产品开发与创新Vol.35,No.12022年1月Development&InnovationofMachinery&ElectricalProductsJan.,2022文章编号:
1002-6673(2022)01-118-06ASTMF3125/F3125M:
2019钢结构用高强度螺栓连接副标准解读任赤兵!
,凌庆华,何美萍2(1.杭州大通三代科技有限公司,浙江杭州311103;2.浙江烨凌实业有限公司,浙江杭州311243)摘要摘要:
ASTM美国材料试验协会于2015年首次发布ASTMF3125钢结构用高强度螺栓连接副,以替代ASTMA325/A325M、ASTMA490/A490M等4个高强度大六角头螺栓副和ASTMF1852/F2280二个高强度扭剪型螺栓标准$新标准的整合是为了保证相同用途的多个标准得到统一、合并,消除重复使用所有等级、产品型式等技术条件,确保该系列产品能满足工程的使用及维护,并与原标准保持一致$ASTMF16.02于2019年11月修订发布ASTM中F3125/F3125M:
2019e2第四版标准$关键词关键词:
F3125/F3125M;钢结构;高强度螺栓中图分类号中图分类号:
TH131文献标识码文献标识码:
Adoi:
10.3969/j.issn.1002-6673.2022.01.039ASTMF3125/F3125M:
2019e2InterpretationoftheStandardforHigh-strengthBoltConnectionsforSteelStructuresRENChi-Bing1,LINGQing-Hua2,HEMei-Ping3(l.Han&zhouDatongThirdGenerationTechnologyCo.,Ltd.,HangzhouZhejiang311103,China;2.ZhejiangYelingIndustrialCo.,Ltd.,HangzhouZhejiang311243,China)Abstract:
ASTMAmericanSocietyforTestingandMaterialsfirstpublishedASTMF3125StandardSpecificationforHighStrengthStructuralBoltsandAssemblies,Stee?
andAHoySteel,HeatTreated,InchDimensions120ksiand150ksiMinimumTensileStrength,andMetricDimensions830MPaand1040MPaMinimumTensileStrengthin2015toreplacefourhigh-strengthlargehexagonheadboltpairssuchasASTMA325/A325MandASTMA490/A490MandASTMF1852/F2280.Ahigh-strengthtorsionshearboltstandard.Theintegrationofthenewstandardistoensurethatmultiplestandardswiththesamepurposeareunifiedandmerged,andtoeliminatetechnicalconditionssuchasrepeateduselevelsandproducttypes,andtoensurethattheseriesofproductscanmeettheuseandmaintenanceoftheprojectandbeconsistentwiththeoriginalstandard.ASTMF16.02revisedthefourtheditionofASTMF3125/F3125M:
2019e2inNovember2019.Keywords:
F3125/F3125M;Steelstructure;High-strengthbolts0引言1947年美国首次设立钢结构栓接件材料研究机构RESEARCHCOUNCILONSTRUCTURALCONNEC-TIONS(RCSC),开始研究应用于高层建筑、钢结构厂房、修稿日期修稿日期:
2021-06-21作者简介作者简介:
任赤兵(1950-,男,浙江浦江人,大专,高级工程:
师。
全国紧固件标准化技术委员会顾问委员(五届),曾任浙江省紧固件捡测站长,杭州齿轮集团三江分公司副总工程师(已退休),),现受聘于杭州大通三代科技有限公司技术顾问$主编或参与编写欧美紧固件标准技术要求紧固件标准实施指:
南出口紧固件技术指南等图书;凌庆华(1973-),),男,浙江杭州人,高级工程师,总经理,全国紧固件标准化技术委员会单位委员。
从1997年开始筹建紧固件生产企业,组织团队进行产品研发、技术工艺、检测、售后等工作。
桥梁、铁路及其他钢结构件螺栓连接副的产品性能和材料及装配连接要求。
1951年提出ASTMA325高强度螺栓连接件的技术标准,1961年研究并开发强度比ASTMA325还高的ASTMA490合金钢螺栓连接件副,RCSC机构于1964年推出ASTMA325或A490(螺栓的结构连接件的技术规范),1970年开发了热浸镀锌A325螺栓和3型耐腐蚀材料,1986年ASME和ASTM又以ISO标准为基础,新制定A325M和A490M米制钢结构用高强度螺栓标准,以后又陆续发布了扭剪型螺栓F1852和F2280标准*RCSC机构主要是制订发布包括钢结构用高强度螺栓(包括螺栓、螺母、垫圈、性能(材料)技术规范)及钢结构高强度螺栓施工装配规范要求的两方面内容*钢结构工程及建筑用高强度螺栓连接副示意图见图1*118紧固件技术专栏紧固件技术专栏!
图1钢结构工程及建筑用高强度螺栓连接副1美制钢结构螺栓标准变更1-1标准变更特点标准变更特点2015年,ASTMF16.02紧固件分技术委员决定合并和替代六个现行钢结构螺栓系列标准(A325/A325M7A490/A490M和F1852/F2280),用已发布ASTMF3125/F3125M:
2015热处理、最小抗拉强度120ksi(830MPa)和150ksi(1040MPa)、英制和米制钢及合金钢高强度结构用螺栓技术条件来替代、整合为一个钢结构螺栓标准。
消除原重复的螺栓等级、型式等技术条件*与其他螺栓标准不同,F3125并未涵盖产品标准(见表1)*在F3125标准中将原来的六个钢结构用螺栓标准的名称都改为螺栓等级(例如,原A490标准更新为F3125标准中的A490等级)*保留了传统的螺栓类型名称(即耐候钢的类型3和其他高强度钢的螺栓的类型1),现在统称为:
A325,A490,A325TC(F1852),A490TC(F2280)或A325M(8.8S),A490M(10.9S)六个性能等级,而不是原各自独立的标准了*其中有两种螺栓型式:
F1852和F2280被称为“扭剪型螺栓Twist-OffBolts”,而其他类型是“大六角头螺栓HeavyHexBolts”,见图2*表1合并和替代六个ASTM钢结构螺栓系列标准标准年份标准名称替代关系F3125/F3125M2019e2热处理、最小抗拉强度120ksi(830MPa)和150ksi(1040MPa)、英制和米制钢及合金钢高强度结构用螺栓技术条件现行A3252014最小抗拉强度120/105ksi的热处理钢结构用螺栓技术条件被替代A325M2014最小抗拉强度830MPa的热处理钢结构用米制螺栓技术条件被替代F18522014钢热处理、抗拉强度最小120/105ksi的扭剪型结构用螺栓-螺母和垫圈连接副技术条件被替代A4902014最小抗拉强度150ksi的热处理合金钢结构用螺栓技术条件被替代A490M201410.9和10.9.3级高强度钢结构用米制高强度螺栓连接副技术条件被替代F22802014热处理抗拉强度最小150ksi扭剪型结构用螺栓-螺母和垫圈连接副技术条件被替代大六角头螺栓连接副扭剪型螺栓连接副图2二种高强螺栓连接副自2015年来已修订变更了五次,现行的是ASTMF3125/F3125M:
2019e2*1.2F3125与螺栓产品标准的关系与螺栓产品标准的关系F3125包含有二个英制A325/A490.二个米制A325M/A490M的大六角高强度六角螺栓和二个英制的F1852/F2280的扭剪型高强度螺栓型式,其尺寸标准分布在相关的ASME产品标准之中,见表2*表2新颁发钢结构用大六角头螺栓副及产品标准标准号版本标准名称ASMEB18.2.62019适用于钢结构的英制紧固件ASMEB18.2.6M2012适用于钢结构的米制紧固件ASTMF436/F436M2019硬化钢垫片规范ASTMA962/A962M2019用于从低温至蠕变范围内任何温度的螺栓通用要求标准规格ASTMF606/F606M2019测定外螺纹和内螺纹紧固件、垫圈和铆钉机械性能试验方法ASTMF14702019规定的机械性能和功能检测用紧固件抽样方案
(1)英制系列大六角螺栓产品*英制系列钢结构用:
大六角螺栓产品的型式和尺寸内容均在ASMEB18.2.6:
2019适用于钢结构的英制紧固件标准之中,一套组件包括一个大六角头螺栓、一个大六角螺母(相似ISO标准的2型)和二个或至少一个淬硬垫圈组成,其性能等级(120/105ksi和150ksi)包括在ASTMF3125标准中的A325和A490两个等级之中*
(2)米制系列大六角头螺栓产品*米制系列钢结构用螺栓产品的型式和尺寸均在ASMEB18.2.6M:
2012适用于钢结构的米制紧固件标准之中,现B18.2.6M标准已代替了ASMEB18.2.3.7M,一套组件包括一个大六角头螺栓、一个大六角螺母和二个或至少一个淬硬垫圈组成,其:
性能等级(830MPa和1040MPa)包括在ASTMF3125M之中的A325M和A490M二个强度等级之中*(3)扭剪型螺栓*英制系列扭剪型螺栓ASTMF1852和ASTMF2280的型式尺寸按ASMEB18.2.6执行,一套组件包括一个扭剪型(圆头或六角头)螺栓、一个螺母和至少一个淬硬垫圈组成,性能等级(120/105ksi和150ksi)包括在ASTMF3125中的A325TC和A490TC二个等级*:
2F3125/F3125M标准技术条件2.1概述概述标准包括用碳钢、合金钢及耐腐蚀钢制造的1型和3:
型,淬火并回火的两个强度等级,英制和米制大六角高强度螺栓或扭剪型高强度螺栓技术要求,包括规定的化学成分、表面处理、润滑、机械性能、旋转能力(扭矩和轴力)和扭剪型紧固轴力的试验方法*碳钢和合金钢高强度结:
构螺栓的等级、类型和型式见表3*119紧固件技术专栏紧固件技术专栏表3碳钢和合金钢高强度结构螺栓的等级、类型和型式(续表6)等级抗拉强度min类型(材料)产品型式碳钢合金钢耐腐蚀钢A325120ksi13英制大六角头螺栓A490150ksi13英制大六角头螺栓F1852120ksi13英制扭剪型螺栓F2280150ksi13英制扭剪型螺栓A325M830MP+13米制大六角头螺栓A490M1040MP+13米制大六角头螺栓2.2规格和等级规格和等级规格范围英寸制1/21-1/2,米制M12M36#1型抗拉强度120ksi(830MP+),碳钢、碳硼钢、合金钢或合金含硼钢1型抗拉强度150ksi(1040MP+),合金钢或合金含硼钢3型拉强度120ksi(830MPa)和150ksi(1040MPa),耐腐蚀钢材料2.3钢结构用大六角头螺栓钢结构用大六角头螺栓、螺母和垫片匹配螺母和垫片匹配
(1)大六角头螺栓的尺寸、配合螺纹及标记要求(见表4)表4大六角头螺栓尺寸、螺纹、标记英制英制米制米制等级抗拉120ksimin抗拉150ksimin抗拉830MPamin抗拉1040MPamin类型1型|3型1型|3型1型|3型1型|3型尺寸,A8MEB18.2.6B18.2.6B18.2.6MB18.2.6M螺纹2)ASMEB1.1UNC2AB1.1UNC2AB1.13MMC6gB1.13MMC6g等级标记1)3)A325A325A490|A490A325MA325MA490MA490M1)A325和A325M螺栓长度!
4D,如要求滚制成全螺纹,应标志字母后加“T”标记。
2)英制螺纹采用UNC或米制螺纹MC粗牙螺纹。
(2)扭剪型螺栓的尺寸、配合螺纹及标记要求(见表5)。
表5扭剪型螺栓尺寸、螺纹、标记英制英制等级最小拉力120ksi最小拉力150ksi类型1型3型1型|3型尺寸ASMEB18.2.6ASMEB18.2.6螺纹符合性5)ASMEB1.1UNC2AASMEB1.1UNC2A等级标记A325TCA325TCA490TCA490TC供替代标记4)6)A325A325A490A4901)A325TC和A325MTC螺栓长度!
4D,如要求滚制成全螺纹,应标志字母后加“T”标记。
英制螺纹采用UNC或米制螺纹MC的粗牙螺纹。
2)在ASMEB18.2.6:
2010版标准中梅花齿是16齿,在ASTMF1852:
2014和2019版标准是12齿,贸易中也以12齿为主。
(3)大六角和扭剪型螺栓与螺母及垫片的匹配元件要求(见表6)。
表6大六角和扭剪型螺栓和螺母及垫片的匹配元件推荐匹配A325英制A325M米制A490英制A490M米制min拉力120ksimin拉力830MPamin拉力150ksimin拉力1040MPa1型3型1型3型1型3型1型3型无涂层螺母A563A563A563MA563MA563A563A563MA563MDHDH310S10S3DHDH310S10S3合适替代DH3DC,C3C38S8S310S38S310S3推荐匹配A325英制A325M米制A490英制A490M米制min拉力120ksimin拉力830MPamin拉力150ksimin拉力1040MPa1型3型1型3型1型3型1型3型涂层A563A563A563MA563MA563A563A563MA563M螺母DHDH310S10S3DHDH310S10S3硬垫圈F436-1F436-3F436M1F436M3F436-1F436-3F436M1F436M31)当A325和A490的1型配螺母A563的DH等级时,允许采用ASTMA1942H级大六角螺母。
(但A194-2H直径1牙数全部为8牙(8UN系列)与A325和A490不配套,故不建议使用)。
2)当A325M和A490M的1型螺栓可用A563M10S大六角螺母。
2.4材料和制造材料和制造2.4.1生产方法生产方法螺栓应冷镦、热锻、机加工或其他的机加工方法。
2.4.2热处理热处理
(1)所有螺栓都应在加热并在奥氏体化温度下,在油液中淬火。
(2)所有螺栓的回火温度不低于800F/427。
(3)螺纹可以是滚制或切削加工。
2.4.3化学成分化学成分
(1)A325和A325M(120ksi/830MPa)的1型螺栓应由碳钢、合金钢或添加硼的合金钢生产,应符合标准中表3“化学成分要求”规定。
(2)A490和A490M(150ksi/1040MPa)的1型螺栓应由合金钢或添加硼的合金钢生产,应符合标准中表3“化学成分要求”规定。
(3)耐腐蚀3型螺栓应由符合规定的化学成分的耐候钢制造。
以腐蚀指数为基础的化学成分可被使用,应符合标准中表3“化学成分要求”规定。
(4)从成品螺栓上取得的产品化学分析,应不超过熔炼分析所要求值的允差10%,比如:
熔炼分析C0.30%0.52%,则成品分析应C0.27%0.57%。
2.4.4涂覆或其他涂覆或其他
(1)表面涂覆的允许的种类包括在表7中。
(2)当要求螺栓表面涂覆时,买方应指定或附加特殊要求。
表7允许的涂层规范作者提示:
有关F3125钢结构螺栓的表面锌片涂层(达克罗)最新的标准信息$120ksi和830MPa螺栓副150ksi和1040MPa螺栓副常规涂层等级或级别合格涂层等级或级别F2329热浸锌/50pmF1136/F1136M螺栓、垫圈3级,螺母5级B695级别55F28331级其他涂层等级或级别F3019/F3019M4级F1136/F1136M螺栓、垫圈3级,螺母5级-F28331级-F3019/F3019M4级-扭剪型螺栓组件的涂层应在生产者、供方和用户之间达成一致,否则不允许,除非在制造商的指导下应用。
120紧固件技术专栏紧固件技术专栏(3)螺栓副的组件(螺栓、螺母和垫片)应由相同的方法涂覆,同一批里每种另件只能用同一种涂覆工艺和同一批生产,不允许混杂其他有任何不同涂覆工艺的产品。
(4)120ksi和830MP,螺栓副适用涂层120ksi和830MP,螺栓副的表面涂覆,应由热浸镀锌、机械沉积镀锌、锌/铝防蚀涂层(达克罗)、富锌底涂层和有机/无机铝防腐涂层和无铬锌鳞片复合材料,有或无润滑剂防腐蚀涂层(5)150ksi和1040MP,螺栓副适用涂层%150ksi和1040MP,螺栓组件的表面涂覆,由锌/铝防蚀涂层(达克罗)、富锌底涂层和有机/无机铝防腐涂层和无铬锌片复合材料,有或无润滑剂防腐蚀涂层其他涂层必须按IFI144被证明是合格的,该等级不推荐热浸镀锌,考虑因素是在涂覆的前预处理,可能会接触酸液和工艺过程中会引起氢脆的风险,但EN14399系列的HV/HR10.9级优先推荐采用热浸镀锌,这一规则要引起我们的注意(6)按IFI144规定进行氢脆测试,内部氢脆按测试检验方法F1940,环境氢脆按试验方法F2660%(7)涂层应符合规范的最小厚度要求岀于强度考虑,螺母扩孔量允差在ASTMA563标准中(8)热浸镀锌应在镀后再攻牙,不允许回攻螺纹,附带润滑涂层应是在螺母攻牙后再涂覆美国ASTMF16.03紧固件涂层分工作小组于2020年7月1日发布F3393&2020紧固件锌片涂层标准,旨在合并和替代现行的三个在用的ASTM紧固件锌片涂层(F1136/F1136M:
2019、F2833:
2017、F3019/F3019M:
2019)标准新标准已函盖了紧固件锌片涂层的技术要求、分类,等级,防腐和基本要求同时,ASTMF16.03还着重申明F3393规范的技术要求,在ASTMF3125/F3125M中已得到了验证,经测试合格,能满足要求2.5拉伸性能拉伸性能
(1)螺栓公称长度!
2.25!
且直径1英寸或M24,以及公称长度!
3D且规格1英寸或M24,应按F606/F606M的实物楔负载测试,应符合表8中规定的楔负载要求
(2)螺栓公称长度2.25D至2D且规格1英寸或M24的,做不了楔负载测试,应按F606/F606M进行实物轴向拉力试验,并应符合表8中规定的最小拉力和保证载荷(3)公称长度2D且规格1英寸或M24的,以及公称长度3D且规格1英寸或M24的,做不了轴向拉伸试验,应以硬度为基准进行鉴定(4)实物测试的断裂应位于螺栓的螺纹上,而不应断在头杆结合部(5)当螺栓的长度无法做实物测试时,机加工试样应被测试并且应符合表9规定的要求当螺栓既做了实物测试,又做了机加工试样测试时,以实物测试结果优先表9机加工试样的抗拉强度要求性能等级拉伸拉伸屈服延伸率4D断面收缩率minmaxminmin,%min,%英寸制120ki等级A32/5F1852120ki92ki1435米制830MP,等级A325M830MP,660MPa1435英寸制150ki等级A490/F2280150ki173ki130ki1440米制1040MP,等级A490M1040MP,1210MPa940MPa14402.6硬度硬度螺栓应符合表10的硬度要求,对于螺栓硬度和拉力试验,如果发生硬度偏低,应以拉伸的结果判定为主,但上限硬度不能超过要求表1螺栓硬度要求120ki/830MPa拉伸等级A325,A325M,F1852150ki/1040MPa拉伸等级A490,A490M,F2280布氏HI洛氏HRC布氏HI洛氏HRC最小最大最小最大最小最大最小最大253319253431135233382.7润滑润滑
(1)高强度螺栓连接副应由生产厂家或供货方对至少有一个(螺栓或螺母或垫片)进行适当的润滑,包括涂层的外观颜色、附带润滑或规定密封剂),但最终能满足高表8螺栓实物试验的抗拉强度要求规格直径英寸面积英寸2120ksi-A325,F1852150ksi-A490,F2280拉力min保证载荷长度min保证载荷屈服min拉力minlbf拉力maxLbf保证载荷minlbf保证载荷minlbf1/2-13UNClbf0.14217050120501305021300246001705018500(省略)1-1/2-6UNC1.405168600I11950011293001210750243100168600182600以上值基于psi1200008500092000150000173000120000130000830MPaA325M1040MPaA490M规格直径毫米面积mm2最小拉力保证载荷长度min保证载荷屈服min拉力min拉力max保证载荷min保证载荷minM12X1.75MCkN84.37050.655.687.71037079.2(省略)M36X4.0MC817678490539850989678768以上数值基于MPa83060066010401210830940121紧固件技术专栏紧固件技术专栏强度大六角螺栓连接副的扭矩和轴力及旋转能力试验的要求#
(2)扭剪型螺栓至少有一个(螺栓、螺母或垫片%进行适当的润滑,包括涂层处理颜色、附带润滑或规定密封剂),但最终能满足扭剪型高强度螺栓的紧固轴力要求。
(3)用在同一批高强度紧固件连接副的润滑,买方的试验应与生产厂家在测试中是一致的。
(4)根据RCSC规范允许大六角螺栓连接副在交付前进行润滑,也可以协议在安装时进行润滑。
但扭剪型螺栓连接付必须在交付之前润滑处理完好。
2.8试验方法试验方法验二项。
钢结构螺栓组件包括机械性能试验和装配功能性试图3F3125螺栓组件试验项目关系图2.8.1机械性能试验项目机械性能试验项目
(1)抗拉强度)抗拉强度应使用F606/F606M实物产品的楔负载或轴向拉力试验或者机加工试验,试验样本数量和取样方法按照F606标准中表4“试验数量和测试方法或准则”的规定实
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- ASTM F3125_F3125M:2019钢结构用高强度螺栓连接副标准解读 F3125_F3125M 2019 钢结构 强度 螺栓 连接 标准 解读