这份标准规定了一套测试程序,用于验证一个特定的螺栓、螺母和垫圈组合(即一个“螺栓组装件”)是否适合进行预紧,并且在预紧后能否作为一个整体协调地工作。它关注的是组装件的整体性能,而不仅仅是单个零件的性能。
核心概念解析
预紧的适用性:
这意味着螺栓组件必须满足两个基本条件:
能够被安全地预紧: 在施加达到规定最小预紧力所需的扭矩(或其它方式)时,组件不能发生损坏。
在预紧后具备预期的性能: 在承受拉伸荷载时,组装件应表现出足够的延性(变形能力),避免发生脆性断裂。
主要内容涵盖(测试程序):
EN 14399-2规定了一系列实验室测试,以验证螺栓组装件的适用性。这些测试通常由制造商或独立的检测机构在特定批次的组件上进行。
主要测试包括:
螺栓的楔负载试验:
断裂位置: 断裂必须发生在螺纹部分或无螺纹杆部,而不能在螺栓头部。
载荷要求: 实测的极限拉力载荷必须大于或等于螺栓公称抗拉强度计算得到的最小拉力载荷。
延性要求: 断裂后的伸长率必须满足规定值。
目的: 评估螺栓在存在偏心载荷(模拟实际连接中可能出现的偏载)情况下的延性和强度。
方法: 在螺栓头部下面放置一个带有10°斜角的楔块,然后对螺栓进行拉伸试验,直到拉断。
要求:
螺母的保证载荷试验:
目的: 验证螺母的螺纹强度,确保其在承受预紧力时不会脱扣或损坏。
方法: 将一个经过淬火的螺纹芯棒拧入螺母,施加一个规定的“保证载荷”并保持一段时间。
要求: 卸载后,螺母必须能够用手轻松地从芯棒上拧下,且螺纹无任何损坏迹象。
硬度试验:
目的: 确保螺栓、螺母和垫圈之间的硬度匹配正确。
重要性: 这是防止氢致延迟断裂 的关键。如果螺母的硬度过高,在预紧时会使螺栓螺纹产生巨大的局部应力,在扩散氢的作用下极易诱发裂纹。标准要求螺母的硬度必须低于螺栓的硬度,以确保应力在螺母上得到释放,从而保护螺栓。
与EN 14399-1及其他部分的关系
EN 14399-1: 是通用要求,定义了什么是预紧螺栓组件,并规定了各体系(HR, HV, HRC)的通用性能指标。
EN 14399-2: 是测试方法标准,规定了如何通过实验来验证组件是否符合EN 14399-1中提出的性能要求。
EN 14399-3, -4, -7等: 是系统设计标准,规定了各体系组件(HR, HV, HRC)的具体尺寸和机械性能。
逻辑流程是:
EN 14399-3/4/7 规定了HR/HV/HRC组件的设计尺寸和性能指标。
制造商按照这个设计生产出组件。
然后,根据 EN 14399-2 规定的测试方法,对生产出的组件进行适用性测试,以验证其实际性能是否符合设计指标。
测试合格后,该批次的组件才被认为可以用于结构预紧连接。
应用与重要性
EN 14399-2:2015 是保障预紧螺栓连接安全可靠性的最后一道、也是最重要的一道技术防线。它通过科学的测试,直接模拟了螺栓在预紧和使用中的受力状态,确保了:
防止安装时损坏: 避免在拧紧过程中螺栓断裂或螺纹脱扣。
防止脆性断裂: 确保组件具有足够的延性,在超载时能发生塑性变形而非突然断裂。
防止氢致延迟断裂: 通过硬度匹配要求,从根本上降低了这一高风险失效模式的发生概率。
总结:
EN 14399-2:2015 不仅仅是一个测试标准,它是一套质量保证体系。它确保了投放市场的每一批预紧螺栓组件都不是简单的零件拼凑,而是一个经过验证的、性能可靠的整体系统。对于工程现场而言,使用通过了EN 14399-2测试的螺栓组件,是确保钢结构节点安全的最基本前提。