1 引言
高強度螺栓連接作為風電設備中應用最廣泛的連接方式之一，具有施工簡便、可拆換、受力好和耐疲勞等優點。國內高強度螺栓連接的施工方法一般採用扭矩法，目前國產的主流風電機組大多是引進國外的技術，所以擰緊力矩和擰緊方法也基本按照國外的設計要求，但在施工過程中我們發現螺栓發生失效大部分是因為齒牙受到過大外力擠壓而產生了塑性流變，可以認定是擰緊力矩過大所造成的。例如初期某試驗項目塔架螺栓失效（圖1）：
圖１ 失效螺栓 M42×220-10.9
表1 扭矩係數對照表（單位：mm）
通過扭矩係數試驗發現，國內生產的螺栓，使用國外設計要求的螺紋抗咬合劑，得出的扭矩係數與國外扭矩係數值差別較大。
經過交流，原因應該是國內外螺紋的表面質量不同，所以高強度螺栓連接的擰緊力矩需要重新計算和規定正確的施工方法。
2 使用要求
2.1 螺栓與連接件通孔連接
安裝螺栓的通孔尺寸：
根據JG/T 5057.40-1995 附錄A 要求，高強度緊固件的連接，應盡量採用螺栓-螺母（螺栓連接副）的連接方式（一個螺栓、一個螺母、兩個墊圈）。一般受拉狀態，其螺栓規格與通孔孔徑採用中等裝配；當組裝精度要求較高時，採用精裝配，如表2 所示。
表2 通孔孔徑（ 單位：mm）
1 引言
高強度螺栓連接作為風電設備中應用最廣泛的連接方式之一，具有施工簡便、可拆換、受力好和耐疲勞等優點。國內高強度螺栓連接的施工方法一般採用扭矩法，目前國產的主流風電機組大多是引進國外的技術，所以擰緊力矩和擰緊方法也基本按照國外的設計要求，但在施工過程中我們發現螺栓發生失效大部分是因為齒牙受到過大外力擠壓而產生了塑性流變，可以認定是擰緊力矩過大所造成的。例如初期某試驗項目塔架螺栓失效（圖1）：
圖１ 失效螺栓 M42×220-10.9
表1 扭矩係數對照表（單位：mm）
通過扭矩係數試驗發現，國內生產的螺栓，使用國外設計要求的螺紋抗咬合劑，得出的扭矩係數與國外扭矩係數值差別較大。
經過交流，原因應該是國內外螺紋的表面質量不同，所以高強度螺栓連接的擰緊力矩需要重新計算和規定正確的施工方法。
2 使用要求
2.1 螺栓與連接件通孔連接
安裝螺栓的通孔尺寸：
根據JG/T 5057.40-1995 附錄A 要求，高強度緊固件的連接，應盡量採用螺栓-螺母（螺栓連接副）的連接方式（一個螺栓、一個螺母、兩個墊圈）。一般受拉狀態，其螺栓規格與通孔孔徑採用中等裝配；當組裝精度要求較高時，採用精裝配，如表2 所示。
表2 通孔孔徑（ 單位：mm）
通孔公差及倒角：精裝配系列，孔公差為H12 ；中等裝配系列，孔公差為H13。為了避免通孔邊緣與螺栓頭下圓角發生干涉，不裝墊圈的，建議通孔邊緣倒角45°，倒角深度應與螺栓頭下圓角相適應。對於風電機組的螺栓連接副，必須採用墊圈，墊圈一側內孔必須倒角。
螺栓頭部與光桿過渡的圓弧角，在無內倒角墊圈和無墊圈的使用情況下，可能發生偏心安裝，螺栓圓弧角與直角邊產生干涉，造成安裝不可靠，同時螺栓擰緊時，圓弧角處產生壓痕（螺栓安裝也會產生偏斜），在載荷作用下產生應力集中，螺栓頭部易發生斷裂，見圖2。
圖2 螺栓頭部與光桿部過渡圓弧角干涉
圖3 螺栓夾緊長度L
2.2 螺栓與連接件螺紋孔連接當由於結構需要，螺栓直接與連接件螺紋孔連接時，其連接件上的螺孔螺紋公差應為7H 或6H。
根據JG/T 5057.40-1995 附錄A要求，螺栓在連接件中的最小擰入深度，除對連接件有特許規定外，一般連接需按螺
栓性能等級區分，見表3。
表3 螺栓在連接件上的最小擰入深度
2.3 螺栓夾緊長度L
對於承受交變載荷的高強度螺栓，為保證交變載荷作用下的螺栓疲勞強度，根據VDI2230，L/d ≥ 5，L 的規定見圖3。如果夾緊長度還不夠，可以將墊圈加厚。
2.4 連接表面接觸應力高強度緊固件連接採用大預緊力，為保證在預緊力和負載作用下其相關接觸表面的比壓強度，應對連接件、螺栓頭、螺母的接觸面進行校核，具體方法參考相關計算標準。
2.5 預緊力與預緊力矩
高強度螺栓連接， 必須採用較大的預緊力， 根據VDI 2230-2003， 一般預緊力應為該螺栓材料屈服強度的70%~81.2%， 即預緊力Fp（kN）：Fp=0.7×As×σp0.2
預緊力矩 MA（Nm）與預緊力Fp滿足下式：MA=K×Fp×d式中：
As —螺紋公稱應力截面積，mm2 ；
σp0.2 —螺栓材料屈服強度，N/mm2 ；
K—扭矩係數；
d—螺栓公稱直徑，mm。
根據國外螺栓連接副鬆弛蠕變試驗，螺母緊固后24 小時螺栓軸力減少6%~9%，其後損失速度變緩，為補償拉力損失，其施工扭矩應將螺栓設計預拉力提高10%（這可能就是國外設計高強度螺栓預緊力達到80% 屈服軸力的原因）。否則施工會產生嚴重的欠擰結果，達不到設計要求。通過上面公式計算得出表4 中的數據，建議施工預拉力標準值按表4 執行。
對於高強度螺栓連接，預緊扭矩主要受扭矩係數K 的影響。影響高強度螺栓扭矩係數K 的因素很多，但歸結起來主要是受螺紋製造精度的影響，對於風電機組使用的緊固件要求採用達克羅表面處理、不鏽鋼等，不同的表面處理方式，甚至不同廠家的達克羅處理，都會有不同扭矩係數K 值。對於施工方法，表面是否作潤滑，什麼潤滑劑，施工溫度等對扭矩係數K 值影響同樣很大。對於高強度緊固件連接，建議根據試驗確定扭矩係數K 值，從而確認施工扭矩。
扭矩係數K 值的選取，根據扭矩係數試驗，推薦扭矩係數K 參考值見表5。
根據螺栓預緊力和扭矩係數值，可以確認施工預緊扭矩。施工預緊扭矩參考值，見表6 和表7（表中數據只供參考）
表5、表6 及表7 中數據是特定環境下的試驗數據，只供參考，不能作為具體的數據。
表4 高強度螺栓施工預拉力標準值（kN）
表5 螺栓連接副扭矩係數K參考值（表面達克羅處理）
表6 施工預緊扭矩參考值（螺栓與連接件通孔連接）
2.6 螺栓連接副的防松
採用高強度螺栓連接，應保證施工
預緊扭矩，其值參考表5 和表6，但是
試驗數據的優先順序高於表中參考值。
當使用8.8 級螺栓時，一般不允許
採用彈簧墊圈防松。如果使用10.9 級螺
栓，絕不允許採用彈簧墊圈防松。
建議採取下述防松方法：
（1）定期檢查預緊扭矩防松。在檢
查中如發生螺母、螺栓鬆動或有螺紋部分損傷，應立即擰緊或更換螺母或螺栓；
（2）採用雙螺母防松，兩個螺母相同；
（3）可以塗螺紋鎖固膠(Loctite243)，或採用自鎖螺母防松。
2.7 關於重複使用
高強度螺栓、螺母、墊圈，使用后拆卸下再次使用，一般不超過兩次。且拆下的螺栓、螺母、墊圈必須無任何損傷、變形、滑牙、缺牙、鏽蝕、螺紋粗糙度變化較大等現象。否則應禁止再用於受力結構的連接。
對於大規格（ 公稱直徑≥ 20mm）、承受較大交變載荷的高強度螺栓，拆卸下再次使用，建議進行機械性能檢測，只有抽樣檢測符合相關緊固件標準要求方可再次使用，同時施工扭矩需要技術部門重新確認。
3 施工注意事項
3.1 產品標準和設計要求
風電機組連接用高強度螺栓、普通螺栓、鉚釘、自攻釘、拉鉚釘、地腳錨栓等緊固標準件及螺母、墊圈等標準配件，其品種、規格、性能等應符合現行國家產品標準和設計要求。高強度螺栓連接副出廠時應分別隨箱帶有扭矩係數和緊固軸力（預拉力）的檢驗報告。檢查方法為，檢查產品的質量合格證明文件、中文標記及檢驗報告等。
3.2 質量保證措施
施工單位應採取質量保證措施，以提高高強度螺栓的安裝質量。如高強度螺栓設專人管理妥善保管，不得亂扔亂放，安裝過程中不得碰傷螺栓及污染，以防扭矩係數發生變化，注意防潮防腐蝕。
3.3 關於初擰和終擰
施工中螺栓緊固必須進行初擰和終擰，其初擰扭矩可取終擰扭矩的50％。螺栓在初擰、終擰時，按對角的順序施擰，並應在同一天完成。終擰的緊固工具推薦使用液壓扭矩扳手，施工前需要對工具進行校準。
3.4 潤滑劑的使用
用扭矩控制法施工，離散性較大，降低離散性需要在螺紋處塗潤滑劑，潤滑劑的塗抹需要均勻適量，由於在塗抹潤滑劑時量的多少無法控制（塗多的潤滑劑擠到轉動面上，影響扭矩係數），建議在螺栓頭部或螺母（轉動面）與墊圈的接觸面塗少量的潤滑劑，其目的控制扭矩係數的離散度。
表7 施工預緊扭矩參考值（螺栓與連接件螺紋孔連接）
3.5 關於摩擦面
高強度螺栓連接摩擦面應保持乾燥、整潔、不應有飛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化鐵皮、污垢等，除設計要求外摩擦面不應塗漆。
3.6 螺栓的穿入
高強度螺栓應自由穿入螺栓孔，且其穿入方向一致，嚴禁用鎚子將高強度螺栓打入孔內，局部受結構影響時可以除外。如不能自由穿入時，該孔應用鉸刀進行修整，修整后孔的最大直徑不應超過1.2d（d 為螺栓公稱直徑）。修孔時，為了防止鐵屑落入連接件的夾縫中，鉸孔前應將四周螺栓全部擰緊，使連接件密貼后再進行。嚴禁氣割擴孔。
3.7 安裝方向
螺母帶圓檯面的一側應朝向墊圈有倒角的一側，螺栓頭下墊圈有倒角的一側應朝向螺栓頭。高強度螺栓應及時擰緊，以防止受到剪力。
3.8 螺栓絲扣外露標準
高強度螺栓終擰后，螺栓絲扣外露2~3 扣，其中允許最多有10％的螺栓絲扣外露１扣或4 扣。
3.9 高強度螺栓連接副施工扭矩檢驗
高強度螺栓終擰完成1h 后、48h 內應進行終擰扭矩檢查。檢查數量：按每個節點數抽查10%。且不應少於2 個。檢驗所用的工具其扭矩精度誤差應不大於3％。
檢驗方法：在螺尾端頭和螺母相對位置劃線，將螺母退回60°左右，再用扭矩扳手重新擰緊，使兩線重合，測得此時的扭矩應在0.9~1.1 倍施工扭矩範圍內。如發現不符合規定的，應再擴大檢查10%，如仍有不合格者，則整個節點的螺栓應重新擰緊。
