Блог

ASTM F3125: Унифицираният стандарт за високопрочни болтове в конструкционни приложения

Защо F3125 замени A325 и A490 — консолидация, яснота и логика на подкласификация по класове

Стандартът ASTM F3125 пое от по-стари спецификации като A325 и A490, тъй като те години наред са причинявали проблеми относно спецификациите, методите за изпитване и начина, по който се прилагат на практика. Сега под F3125 това, което преди беше отделни стандарти, е категоризирано като различни класове, което опростява покупката на материали, инспекцията на строителните площадки и осигурява съответствието на проектите с всички необходими изисквания. Като приведе стандартите за болтове в САЩ в съответствие с международни норми като ISO 898-1, тази промяна помага и на производителите да работят по-ефективно на международно ниво. Най-важното обаче е, че F3125 създава ясни подкатегории като F3125/A325 Type 1 или Type 3. Тези различия точно посочват какви материали са използвани, как са били обработени по време на производството и къде трябва да бъдат използвани в реални строителни проекти. Това намалява грешките при монтирането на болтове в важни конструкции – от офис сгради до спортни арени и големи мостове.

Граници за якост на опън и текучест: 120/105 ksi (Клас A325) срещу 150/130 ksi (Клас A490)

Когато става въпрос за избор на конструкционни болтове, якостта на опън и текучестта все още са основните фактори, които инженерите вземат предвид. Болтовете от клас A325 имат минимална якост на опън около 120 ksi и якост на текучест от около 105 ksi. Тези спецификации са напълно достатъчни за стандартни строителни рамки и покривни ферми, особено когато проектът изисква добра дуктилност и може да поема повтарящи се натоварвания в продължение на време. Придвижването към болтове от клас A490 означава значително по-висока производителност. Те достигат 150 ksi по якост на опън и 130 ksi по якост на текучест. Поради тази увеличена носимоспособност, тези болтове стават задължителни в ситуации с много високи натоварвания, като дългите мостове, които виждаме днес, сейсмични усилвателни системи, които трябва да абсорбират удар, и различни тежки промишлени конструкции, където отказът не е опция.

Механични свойства, които определят високопрочни болтове

Както якостта на опънване, коефициентът на текучест, твърдостта и удължението на врата осигуряват структурната надеждност

За да работят надеждно високопрочните болтове при всички видове натоварвания, те трябва да отговарят на четири ключови механични критерия. Първото нещо, което трябва да се провери, е якостта на опън, която трябва да бъде между 120 и 150 ksi, за да се предотвратят онези нежелани крехки скъсвания. Следващото нещо е т.нар. граница на остатъчна деформация (yield ratio), което по същество показва колко много може да се деформира болтът преди да се счупи. Според стандарта ASTM F3125, това съотношение не бива да надвишава 0,92. Защо това е важно? Защото осигурява достатъчна еластичност на болта преди разрушаването му, което е изключително важно, когато сгради се клатят по време на земетресения. След това има твърдост в диапазона 32 до 39 HRC за повечето класове. Правилният подбор гарантира, че болтът ще бъде издръжлив отвън, но все още гъвкав вътрешно. Ако стане твърде твърд, рискуваме проблеми с водородната крехкост. Ако пък е прекалено мек, резбите започват да се износват по-бързо от необходимото. Накрая, проверяваме процентите на удължение в гърлото. За болтове A325 искаме поне 14%, а за A490 е необходимо минимум 10%. Тези числа ни показват дали болтът може равномерно да се удължи по цялата си дължина и да поема усукващи сили, без внезапно да се счупи, когато възлите се завъртат или преразпределят товарите.

Кога да използвате ASTM A449 вместо F3125 — изключения относно диаметър, дължина на резбата и приложение

ASTM A449 все още работи добре за неструктурни задачи или специални случаи, където F3125 не обхваща нещата. Това включва по-големи болтове с диаметър над 1,5 инча или такива, които изискват по-дълги нишки от тези, предвидени в F3125 за болтове с дължина шест инча и по-малко (които следват формулата 2D плюс четвърт инч). Стандартът обхваща също някои необичайни форми, които възникват в реални работни ситуации. Мислете за напълно нарязани пръти, извити болтове или анкерни болтове с ковано глава на единия край. Такива болтове се срещат често при основи и при монтиране на тежка техника. A449 допуска твърдост до 35 HRC без необходимост от ударни тестове, но изостава спрямо F3125 по няколко важни аспекти. Липсва стриктно проследяване на партиди, не се изискват допълнителни опити за опън и не са задължителни сертификати от производителя за структурни приложения. Поради тези разлики инженерите просто няма да посочат A449 за никакви структурни стоманени връзки, обхванати от AISC 360 или спецификациите на RCSC. За тези проекти се изисква пълно съответствие с F3125.

Комплементарни компоненти: Момчета, шайби и системи за котва за високопрочни болтови сглобки

Момчета по ASTM A563 и A194: Съвпадане на якост, изпитване на пробно натоварване и предпазване от повреда на момчето

Изборът на правилните гайки не е просто допълнителна стъпка – той всъщност е от решаващо значение за осигуряване на здрави и сигурни връзки. Тук се прилагат два основни стандарта. ASTM A563 се отнася до обикновени гайки от въглеродна и легирана стомана, които работят с конструкционни болтове. След това има ASTM A194, който обхваща онези издръжливи високопрочни гайки, предназначени за горещи среди, като класове 2H, 4 и 7, които се комбинират с болтове A490 при много трудни условия. Всички тези стандарти се свеждат до една основна идея: гайките трябва да са поне толкова силни, колкото са съответните им болтове. Вземете например гайки от клас DH по стандарт A563. Те са специално проектирани така, че да не се разрушават при затягане върху тежките болтове A490. Всеки партида трябва да издържа и изпитания за пробно натоварване, при които се прилага 120% от максималното натоварване, което гайката трябва да понесе, преди да покаже признаци на деформация. Това проверява дали всичко остава стабилно под налягане и потвърждава, че резбите се задържат правилно заедно. Използването на несъвместими гайки или такива, които не отговарят на спецификациите, отваря вратата към проблеми като образуване на напречни пукнатини, разхлабване на болтовете поради вибрации и загуба на опън във връзките с течение на времето. Добавянето на уплътнени плоски шайби според ASTM F436 помага за по-добро разпределяне на стягащата сила върху повърхностите. Наклонените или сферичните шайби също оказват чудесно действие при компенсиране на неравни повърхности на основни плочи или фланци на греди. Като говорим за връзки, нарязването на резба е станало стандартна практика за болтове F3125, тъй като те издържат по-дълго при повтарящи се натоварвания и запазват постоянна форма през целия си живот, в сравнение с резбата, нарязана чрез скоби.

Съответствие на специфичните приложения: мостове, стоманени рамки и високопрочни болтове, устойчиви на корозия

Тип 3 неръждаеми срещу горещо оцинковани: Избор на високопрочни болтове, устойчиви на корозия, според околната среда

Инженерите трябва да планират корозионна устойчивост, вместо да се надяват тя да се случи случайно. Болтове от неръждаема стомана тип 3 (ASTM A320 Клас L7), първоначално разработени за приложения при студено време, станаха популярни, защото издържат на точкова и цепнатинна корозия в сурови условия като морска вода, химически обработващи зони или места, третирани с пътни соли. Тези болтове естествено образуват защитен оксиден слой, така че не изискват редовно поддържане и могат да служат много години дори в трудни среди. Това ги прави заслужаващи допълнителните разходи при строителството на нещата като морски нефтени платформи, прибрежни мостове или пречиствателни на отпадни води. От друга страна, болтове с горещо цинково покритие (ASTM F2329) получават защитата си от цинково покритие, нанесено след производството. Те работят добре в градове, фабрики или селски райони, където няма твърде много сол във въздуха. Но внимавайте за проблеми, когато тези болтове бъдат поставени в постоянни условия на морска вода или кисели почви. Покритието може бързо да се износи, а понякога се люспува по време на монтаж, ако е прекалено дебело според спецификациите. За стоманени конструкции на сушата, където се провеждат редовни проверки и болтовете могат да бъдат затегнати отново, цинковите болтове предлагат добро съотношение цена-качество. Когато се имат сериозни рискове от корозия или ситуации, при които не е ясно какво ще се случи, все повече професионалисти избират дуплексни неръждаеми стомани като ASTM A193 Клас B8M Клас 2 или специални покрития, отговарящи на стандарта ASTM F1160 за важни връзки в конструкции.