Болты и гайки высокопрочные и шайбы

Когда говорят про стальные конструкции, все сразу думают о балках, колоннах, сварных швах. А про болты и гайки высокопрочные часто вспоминают в последнюю очередь, как о чём-то само собой разумеющемся. Типа, купил партию 8.8 или 10.9, закрутил динамометрическим ключом – и порядок. На деле же здесь кроется масса нюансов, от которых порой зависит вся устойчивость узла. Сам через это проходил, когда на одном из объектов под Уфой пришлось перебирать фланцевое соединение из-за неправильно подобранных шайб. Не тех самых, которые идут в комплекте с высокопрочным крепежом. Но обо всём по порядку.

Что скрывается за классом прочности?

Цифры 8.8, 10.9, 12.9 – это не просто маркировка, а гарантия определённого предела текучести. Но вот в чём загвоздка: многие поставщики, особенно при работе с крупными проектами, как, например, те, что ведёт ООО Синьцзян Сиюй Хайдэ Строительные Стальные Конструкции, ориентируются на сертификаты. А в сертификате может быть написано одно, а на практике – немного другое. Я сталкивался с партией гаек класса 10, которые по твёрдости не дотягивали. При затяжке под расчётный момент резьба начинала ?тянуться?. Визуально болт целый, момент выдержан, а несущая способность соединения уже под вопросом.

Поэтому в серьёзных компаниях, которые дорожат репутацией и имеют, к примеру, сертификат ISO9001 на систему качества своих стальных конструкций, входной контроль крепежа – это отдельная история. Не просто посмотреть бумажки, а выборочные испытания на разрыв, на твёрдость. Особенно это критично для ответственных узлов в большепролётных конструкциях или высотных каркасах, которые как раз и являются специализацией ООО Синьцзян Сиюй Хайдэ. Их производственные линии, те же тяжёлые совмещённые линии для сборки и сварки, рассчитаны на точность. И если в предварительно собранном узле, который потом пойдёт на сварку, будет использован некондиционный крепёж, может возникнуть перекос, который потом аукнется при монтаже.

Ещё один момент – совместимость. Болт класса 10.9 должен работать в паре с гайкой класса 10. Это кажется очевидным, но на складах частенько возникает путаница. Использование более слабой гайки с высокопрочным болтом – это прямая дорога к срыву резьбы именно в гайке при нагрузке, близкой к предельной. А нагрузка в мостовых конструкциях или на эстакадах – она ведь динамическая, не статическая.

Шайбы: тёмная лошадка высокопрочных соединений

Вот здесь, пожалуй, больше всего заблуждений. Многие считают, что шайба – это просто кусок металла с дыркой, чтобы гайка не вдавливалась. В контексте высокопрочных болтов и гаек шайба – полноценный и обязательный элемент системы. Её задача – равномерно распределить давление от гайки на опорную поверхность и, что очень важно, предотвратить проворот гайки при динамической нагрузке.

Для высокопрочных соединений (от 8.8 и выше) почти всегда используются усиленные (толстые) шайбы, часто с фаской. И они должны быть калёными. Мягкая шайба под гайкой класса 10 просто сплющится, площадь контакта увеличится, но предсказуемость момента затяжки пропадёт. Часть усилия уйдёт на деформацию шайбы, и фактическое натяжение болта будет ниже расчётного. У нас на одном из объектов по монтажу ангара была такая история: при контрольной проверке динамометрическим ключом момент вроде бы не сбился, но при вибронагрузке от оборудования узел дал осадку. Разобрали – а под гайками лежат обычные, ?рыночные? шайбы, которые поставили монтажники на месте, потеряв штатные из комплекта.

Отдельная тема – стопорные шайбы (гроверы) в высокопрочных системах. Их применение – вопрос спорный. В некоторых расчётах они вообще не допускаются, так как их ?пружинящий? эффект может мешать точной затяжке до заданного натяжения. Чаще полагаются на самоконтрящиеся свойства правильно затянутой высокопрочной пары и контроль момента. Но в узлах с сильной вибрацией иногда идут на комбинацию: усиленная плоская шайба + стопорная. Это уже высший пилотаж и требует особых расчётов.

Практика монтажа: момент затяжки и человеческий фактор

Вся теория с классами прочности и правильными шайбами разбивается о реальность монтажной площадки. Самый распространённый грех – использование ударных гайковёртов для окончательной затяжки высокопрочных болтов. Да, для сборки и ?прихватки? – пожалуйста. Но финальный момент должен выставляться калиброванным динамометрическим ключом, а в идеале – по углу поворота (метод крутящего момента плюс угол).

Я видел, как на одном из заводов, где устанавливалось тяжёлое прессовое оборудование, монтажники ?дожимали? болты М36 класса 12.9 огромным пневмогайковёртом до характерного щелчка. А потом пришла комиссия с ультразвуковым измерителем натяжения и обнаружила, что в половине болтов напряжение на 30-40% выше допустимого. Риск хрупкого разрушения. Пришлось менять всю партию. Это были огромные убытки и простой. Компании, которые занимаются не просто продажей, а полным циклом от обработки до монтажа, как ООО Синьцзян Сиюй Хайдэ Строительные Стальные Конструкции, такого обычно не допускают. У них, судя по описанию технологической базы (те же плазменные станки с ЧПУ, линии сборки-сварки под флюсом), подход системный. Но они же и зависят от квалификации субподрядчиков на монтаже.

Ещё одна точка контроля – состояние резьбы. Поцарапанная, загрязнённая песком или ржавчиной резьба резко увеличивает коэффициент трения. В результате при затяжке на нужный момент крутящего момента болт недополучает осевого натяжения. Сила трения ?съела? часть энергии. Поэтому в ответственных соединениях резьбу обязательно смазывают специальными пастами, которые имеют стабильный и известный коэффициент трения. И это прописывается в проекте производства работ.

Случай из практики и выводы

Хочу привести пример, который хорошо иллюстрирует взаимосвязь всего вышесказанного. Мы участвовали в поставке и монтаже металлоконструкций для логистического центра. Проект был крупный, металла много. Основные конструкции изготавливались на мощностях, схожих с теми, что есть у xjxyhd.ru – автоматизированные линии, лазерная резка, всё серьёзно. Крепёж для фланцевых соединений колонн был заказан у проверенного поставщика, класс 10.9, с полным комплектом сертификатов и штатными усиленными шайбами.

На объекте, в разгар монтажа, обнаружилась нехватка около сотни гаек. Монтажная бригада, чтобы не останавливать работу, купила на ближайшем строительном рынке ?такие же? – М24, класс прочности на упаковке тоже был указан 10. И шайбы купили ?погрубее?. Когда наша служба контроля это обнаружила, пришлось останавливать сборку. Выборочная проверка купленных гаек показала несоответствие твёрдости. А шайбы были просто из конструкционной стали, без термообработки. Всё это было демонтировано. Убытки от простоя были сопоставимы со стоимостью всей партии правильного крепежа для этого объекта.

Мораль проста: в высокопрочных болтовых соединениях мелочей нет. Это система: болт, гайка, шайба, момент затяжки, состояние резьбы, квалификация персонала. Можно иметь самые современные автоматизированные производственные линии для изготовления самих металлоконструкций, но если напортачить с крепежом на последнем этапе, вся предыдущая работа может пойти насмарку. Надёжность – это цепочка, и самое слабое звено в ней часто оказывается там, где его меньше всего ждут: в небольшой стальной шайбе или в некачественной резьбе на гайке. Поэтому в серьёзных проектах контроль над этим этапом должен быть не менее жёстким, чем над сваркой или покраской.

Вместо заключения: о выборе партнёра

Работая с металлоконструкциями, будь то каркас здания или сложная технологическая эстакада, важно понимать, что ответственность несёт не только генподрядчик. Её разделяет каждый участник цепочки. Когда видишь, что компания, такая как ООО Синьцзян Сиюй Хайдэ Строительные Стальные Конструкции, афиширует наличие сертификатов первого класса на обработку, второго класса на монтаж и целого парка спецоборудования, это говорит о системном подходе. Такие организации обычно имеют чёткие регламенты и на такие ?мелочи?, как крепёж. У них, скорее всего, есть утверждённый список поставщиков метизов, процедуры входного контроля, обученные бригады.

Это не реклама, а констатация факта из опыта. Проблемы чаще возникают там, где начинают экономить на ?незначительном? или теряют контроль на стыке этапов: изготовление – доставка – монтаж. Высокопрочный болт – это не расходник, это элемент конструкции. И относиться к нему, а также к его спутникам – гайкам и шайбам – нужно с соответствующим уважением и вниманием. Иначе все расчёты инженеров и возможности автоматизированных линий могут быть сведены на нет партией некондиционных метизов и спешкой на площадке.