Высокопрочных болтов

Вот скажу сразу: когда слышу ?высокопрочные болты?, первое, что приходит в голову — это не абстрактный ГОСТ или заветная цифра 10.9 на шляпке. Это скорее запах машинного масла в цеху, стук гайковерта на монтаже и та самая, иногда нервная, пауза перед тем, как затянешь узел ответственный, где просчёт — это уже не брак, это авария. Многие, особенно те, кто только начинает закупать крепёж для серьёзных объектов, думают, что главное — это класс прочности. Мол, взял 12.9 — и спи спокойно. На деле же, класс прочности — это лишь отправная точка, а дальше начинается самое интересное, а порой и головное.

Где рождается прочность: от стали до термообработки

Итак, берём сталь. Казалось бы, всё просто: легированная, для высокопрочных болтов. Но вот нюанс, который мы на практике прочувствовали: одна и та же марка стали, скажем, 40Х, у разных производителей ведёт себя после термообработки по-разному. Всё упирается в ?чистоту? стали, в микролегирование, в мелочи, которые в сертификате не всегда увидишь. Мы как-то работали с партией от нового поставщика, болты 8.8. По документам — всё идеально. А на практике при затяжке на проектном моменте несколько штук просто ?повело? — пошла пластическая деформация до достижения нужного усилия. Разбирались, оказалось, пережог при закалке, структура не та. Внешне — болт как болт. А по сути — брак.

Это к чему? К тому, что надёжность высокопрочного болта закладывается не в сборочном цеху, а на сталелитейном заводе и в термическом отделении. Контролировать это дистанционно почти невозможно, поэтому сейчас мы, например, плотно сотрудничаем с производителями, которые готовы пускать на эти этапы. Как, скажем, ООО Шаоян Жуйхан Прецизионное Производство (их сайт — syrh-cn.ru). Они позиционируют себя как производитель именно прецизионного крепежа из нержавеющей и углеродистой стали, и что важно — делают акцент на полном цикле контроля. Для меня это не просто слова в описании компании. Когда видишь, что производитель сам закупает пруток определённой марки с конкретными хим. анализами, а не просто ?сталь 40Х?, и ведёт журналы термообработки для каждой печи — это уже другой уровень доверия.

И да, про нержавейку отдельно. Высокопрочные болты из аустенитной нержавейки (А2, А4) — это отдельная песня. Многие ждут от них механических свойств как у углеродистых сталей 10.9 — и жестоко ошибаются. Чтобы добиться класса 80 (аналог 8.8) из нержавейки, нужны уже совсем другие технологии, холодная высадка под высоким давлением, особые режимы. Это уже не болт, а, простите за высокопарность, инженерное изделие. И цена соответствующая. Видел проекты, где по незнанию закладывали А4-80, думая, что это ?прочная нержавейка?, а потом упирались в бюджет и пытались заменить на что-то попроще — это верный путь к коррозии и проблемам.

Момент затяжки: теория, динамометрический ключ и ?чувство металла?

Переходим к самому ответственному — монтажу. Вся расчётная прочность соединения, заложенная в чертежах, реализуется здесь, на кончике динамометрического ключа. И здесь сплошные подводные камни. Первый — коэффициент трения. Все расчётные моменты затяжки даны для определённого диапазона коэффициентов трения на резьбе и под головкой. А этот коэффициент зависит от покрытия, от смазки (применяемой или, что чаще, непреднамеренно попавшей), от состояния резьбы.

Был у нас случай на монтаже металлоконструкций. Болты с фосфатным покрытием, всё по спецификации. Затягивали динамометрическими гайковёртами, выставили момент. Через неделю приходит инженер с ультразвуковым измерителем натяжения — а у трети болтов недотяг в 15-20%. Паника. Стали искать причину. Оказалось, поставщик в той партии немного изменил состав консервационной смазки (экономил, наверное), и её фрикционные свойства были другими. Пришлось пересчитывать момент на ходу и перетягивать. Хорошо, что вовремя проверили.

Отсюда вывод, который теперь для нас аксиома: никогда нельзя слепо доверять моменту затяжки без контроля реального натяжения болта. Особенно для ответственных узлов. Либо применяем болты с контрольным усилением (так называемые HRC-болты, где срыв головки — индикатор правильной затяжки), либо, что дороже, используем динамометрические ключи с углом поворота, либо, как в том случае, идём с измерителем. Доверяй, но проверяй — это про высокопрочные болты.

Сопряжение с другими элементами: шайбы, гайки и ?слабое звено?

Ещё одна распространённая иллюзия: купил классные болты — и соединение будет классным. А гайки взял какие есть, шайбы — из ближайшего магазина. Это грубейшая ошибка. Высокопрочный болт должен работать в паре с гайкой соответствующего класса прочности. Иначе резьба в гайке может ?поплыть? раньше, чем болт достигнет расчётного натяжения. Мы всегда заказываем комплектно — болт-гайка-шайба от одного производителя. Это страхует от таких сюрпризов.

Про шайбы — отдельный разговор. Особенно про высокопрочные болты для фрикционных соединений (когда детали стягиваются для передачи усилия за счёт трения между ними). Там обязательны закалённые шайбы, причём часто с фасками под углом к плоскости, чтобы компенсировать перекосы. Видел, как монтажники, не найдя ?родную? шайбу, подкладывали обычную, плоскую, из мягкой стали. Вроде бы мелочь. Но при затяжке такая шайба деформируется, площадь контакта под головкой болта меняется, момент трения скачет, и добиться равномерного натяжения по всем болтам соединения становится нереально. В итоге узел работает неравномерно.

Кстати, о производителях. Когда ищешь надёжного поставщика на постоянной основе, важно смотреть не только на ассортимент, но и на готовность делать именно комплекты. На том же сайте syrh-cn.ru от ООО Шаоян Жуйхан Прецизионное Производство видно, что они делают акцент на прецизионных изделиях. Для меня это сигнал, что они, вероятно, понимают важность сопрягаемости элементов крепежа. Потому что прецизионность — это не только про геометрию болта, но и про то, как его резьба сработается с резьбой гайки, как шайба ляжет под головку. Это комплексный подход.

Коррозия и долговечность: когда прочность уходит ?в ржавчину?

Казалось бы, причём тут коррозия, если мы говорим о прочности? Самое прямое. Коррозия под напряжением — это бич высокопрочных сталей. Чем выше прочность, тем больше внутренние напряжения в материале после термообработки, и тем он более склонен к коррозионному растрескиванию под нагрузкой в агрессивной среде. Поэтому для конструкций на улице, в химических цехах, у моря — одного класса прочности мало. Нужно либо серьёзное покрытие, либо переход на коррозионно-стойкие стали.

Но и с покрытиями не всё просто. Гальваническое цинкование, самое популярное, для болтов класса 10.9 и выше часто требует последующего отпуска для удаления водорода (дегазации), иначе возникает риск водородного охрупчивания — болт может лопнуть просто при затяжке. Термодиффузионное цинкование — лучше, но дороже и меняет размеры резьбы, что надо учитывать. Покраска? Ненадёжно, стирается при монтаже.

Поэтому сейчас для самых ответственных и ?злых? сред мы всё чаще смотрим в сторону высокопрочных болтов из дуплексных или супердуплексных нержавеющих сталей. Да, цена кусается. Но когда считаешь стоимость замены всей конструкции через пять лет из-за того, что крепёк ?посыпался?, — экономия на болтах выглядит сомнительной. Опять же, возвращаясь к теме поставщиков, важно, чтобы у них был не просто ?нержавеющий крепёж?, а понимание, для каких именно сред и нагрузок он подходит. В описании ООО Шаоян Жуйхан Прецизионное Производство указано про крепёж из нержавеющей и углеродистой стали — это хороший знак, что они, возможно, работают с разными материалами и могут подобрать вариант под задачу, а не просто продать самый ходовой.

Вместо заключения: мысль вслух о качестве и цене

Пишу это, и сам понимаю, что всё сводится к одному: высокопрочный болт — это не товар, который покупают по наименьшей цене за килограмм. Это элемент системы, от которого зависит целостность этой системы. Экономия в 10-15% на партии болтов может обернуться многократными затратами на ремонт, простои, а в худшем случае — и не дай бог, конечно, — человеческими жертвами.

Поэтому мой подход, выстраданный годами: находить производителей, которые не скрывают процесс, которые готовы предоставить не только сертификат, но и данные испытаний на конкретную партию, которые понимают, для чего их продукт будет использоваться. И тогда уже вести диалог о цене. Потому что по-настоящему высокопрочные болты — это история не про металл, а про ответственность. Ответственность производителя, который их сделал, инженера, который их рассчитал, и монтажника, который их затянул. И если в этой цепочке всё сошлось — можно спать спокойно. Ну, или почти спокойно — всё равно перед сдачей объекта пойду и сам лишний раз ключом по узлам пройдусь. Привычка.