一、高強度螺栓在實際執行中的受力情況及其效能要求
螺栓在各種機構中起著連線、緊固、定位、密封等作用。螺栓在安裝時需要預先擰緊，因此都需要承受靜拉伸載荷。預緊力越大，連線強度和緊固、密封性就越大。
除受到軸向預緊拉伸載荷的作用外，通常還會在工作過程中受到附加的軸向拉伸（交變）載荷、橫向剪下（交變）載荷或由此復合而成的彎曲載荷的作用，有時還受到衝擊載荷的作用。通常情況下，附加的橫向交變載荷會引起螺栓的鬆動，軸向交變載荷會引起螺栓的疲勞斷裂，而在環境介質的作用下軸向拉伸載荷則會引起螺栓的延遲斷裂。因此，在應用高強度螺栓時，對材料成分、冶金質量、螺栓結構、製造工藝、安裝及使用提出了更高的技術要求。
一般來講，高強度螺栓及其用鋼應滿足以下要求：
（1） 高的抗拉強度，以便抵抗拉長、拉斷、滑扣和磨損。
（2） 較高的塑性和韌性，以減少對偏斜、缺口應力集中和表面質量的敏感性。
（3） 對於在海邊、河邊、油田等潮濕大氣或腐蝕氣氛環境下工作的螺栓，要求螺栓材料具有足夠低的延遲斷裂敏感性，以保證螺栓工作時安全可靠。
（4） 對於承受交變載荷和衝擊載荷的螺栓，要求具有較高的疲勞抗力和多次衝擊拉伸抗力，以抵抗疲勞、多沖斷裂。
（5） 對於在嚴寒地區或低溫下工作的螺栓，還要求具有低的韌-脆轉化溫度。
（6） 中小直徑螺栓往往多採用冷鐓成形螺栓頭和搓（滾）絲生產工藝，這就要求材料具有良好的冷鐓等冷加工工藝效能。
二、高強度螺栓鋼的延遲斷裂及特徵
鋼的回火馬氏體組織具有良好的強度和韌性配合，而且還可以通過調整碳和合金元素等新增元素的種類、數量和熱處理工藝而控制其強度，因此在合金鋼中得到了十分廣泛的應用。然而回火馬氏體鋼在自然環境下易發生延遲斷裂，且延遲斷裂敏感性隨著強度的提高而增大。同時，高強度螺栓屬於缺口零件，具有很高的缺口敏感性，容易在缺口集中部位如杆與頭部的過度處或螺紋根部產生延遲斷裂。
因此，高強度螺栓鋼的延遲斷裂是乙個十分典型的事例，由此造成的事故屢屢發生，經濟損失相當驚人。
延遲斷裂，又稱滯後斷裂，是在靜止應力作用下的材料，經過一定時間後突然脆性破壞的一種現象。延遲斷裂現象是材料-環境-應力相互作用而發生的一種環境脆化，是氫致材質惡化（氫損傷或氫脆）的一種形態。對於氫致延遲斷裂，所謂延遲是指恆載荷（或恆位移）條件下，原子氫通過應力誘導擴散富集到臨界值需要經過一段時間，故載入後要經過一定時間後氫致裂紋才會形核和擴充套件。
如將原子氫除去後就不會發生延遲斷裂，因此氫致延遲斷裂屬於可逆氫脆。
延遲斷裂現象是妨礙機械製造用鋼高強度化的乙個主要因素。它大體上可分為以下兩類：
（1） 主要是由外部環境侵入的氫（外氫）引起的延遲斷裂，如橋梁等使用的螺栓，在潮濕空氣、雨水等環境中長期暴露而發生延遲斷裂。
（2） 酸洗、電鍍處理等製造過程中侵入鋼中的氫（內氫）引起的延遲斷裂，如電鍍螺栓等在載入後，經過幾小時或幾天的較短時間後而發生延遲斷裂。
實際用鋼在自然環境下發生延遲斷裂的主要是回火馬氏體鋼，它一般具有以下特徵：
（1） 在抗拉強度大於1200mpa、硬度≥38的強度水平時，延遲斷裂的敏感性顯著增大；
（2） 延遲斷裂通常在室溫附近發生，但是從室溫到100℃附近，隨溫度的公升高，延遲斷裂的敏感性增大；
（3） 巨集觀上，延遲斷裂沒有伴隨有大的塑性變形；
（4） 在靜載荷下發生；
（5） 在較屈服強度低得多的應力下發生；
（6） 在發生低溫回火脆性的溫度350℃附近回火後，延遲斷裂敏感性最大；
（7） 受原奧氏體晶界裂紋的支配。
三、高強度螺栓鋼延遲斷裂的主要影響因素
高強度螺栓鋼延遲斷裂的主要影響因素為：
1、強度的影響
很多研究工作表明，隨著高強度螺栓鋼抗拉強度的提高，特別是當抗拉強度超過約1200mpa時，延遲斷裂強度急劇降低，裂紋擴充套件速率增大或延遲斷裂時間減少。
2、碳和常用合金元素的影響
碳能明顯提高鋼的延遲斷裂敏感性，特別是對高強鋼的影響尤其明顯。碳含量的增加會帶來鋼中組織、結構的變化，它不僅使馬氏體中碳的固溶度增大，還強烈地降低鋼的ms點，導致欒晶馬氏體的產生，同時還增加晶界碳化物的數量，這是碳增加鋼的延遲斷裂敏感性的乙個主要原因。然而，適量的碳含量是獲得所需的高強度所必需的。
一般認為，錳能增加高強度鋼的延遲斷裂敏感性。錳與鋼中雜質元素硫相結合，生成mns夾雜物，氫誘發裂紋往往以mns為起點而發生延遲斷裂。
矽對高強度鋼延遲斷裂抗力的影響較為複雜。一方面，矽能夠抑制回火過程中ε碳化物的析出。在應力腐蝕過程中h+容易在ε碳化物上獲得電子變成原子氫，故加矽可以減少進入試樣的氫量。
而且，矽能使氫的表現擴散係數明顯下降，從而使應力腐蝕裂紋擴充套件速率下降。研究表明，在1400mpa級的鋼中復合新增矽和鈣，通過改變晶界結合力和氫擴散行為，可以鋼的延遲斷裂敏感性。另一方面，同錳元素一樣，矽能促進雜質元素的晶界偏聚，這又會增加鋼的延遲斷裂敏感性。
對鉻的影響至今仍沒有一致的結論。一般認為鉻能使氫致延遲斷裂敏感性增加，這在鉻含量較低時更為明顯。然而，也有研究表明，在p、s、mn含量不變的情況下，鉻含量的增加能夠抑制沿晶斷裂的發生，從而提高鋼的延遲斷裂抗力。
鎳為穩定奧氏體元素，能使鋼中容易生成較多的殘餘奧氏體。奧氏體對氫的固溶量大，可以捕集氫而使氫無害化；另外，區域性碳含量高的不穩定殘餘奧氏體在應力的作用下容易轉變為馬氏體，又會增加延遲斷裂敏感性。鎳對高強度鋼的硫化氫應力腐蝕抗力和氫脆沒有影響。
研究表明，鎳能夠在試樣表面濃化而抑制氫的侵入，從而提高鋼的延遲斷裂抗力。
必須指出，合金元素對高強度鋼延遲斷裂抗力的影響比較複雜，在不同型別鋼中合金元素的影響是由差別的，因而針對不同情況應作具體的分析。在低合金鋼的組成範圍內，延遲斷裂的傾向主要是由微觀組織和環境決定的，合金元素的直接影響是有限的。
3、微觀組織的影響
由於鋼的強度水平與鋼的微觀組織有著密切的關係，因而在一定強度水平下，鋼的延遲斷裂敏感性總是與某種特定的組織相聯絡。不同的微觀組織具有不同的延遲斷裂敏感性。一般來說，奧氏體、珠光體的延遲斷裂敏感性比馬氏體小，而在珠光體組織中，滲碳體的形狀對延遲斷裂敏感性有重要影響，含碳高的馬氏體組織比含碳低的更容易脆化。
在自然環境下發生延遲斷裂的主要是回火馬氏體鋼。當合金成分一定時，熱處理是控制微觀組織的決定因素。淬火回火鋼在300～400℃的溫度範圍回火時，其耐延遲斷裂效能急劇惡化，這是由於低溫回火脆性與氫脆現象重疊的結果。
一般而言，晶界上析出滲碳體特別是薄膜狀滲碳體會使延遲斷裂敏感性顯著增強。因此，控制原奧氏體晶界碳化物的性質是改善高強鋼耐延遲斷裂效能的一種重要手段。
4、工藝因素的影響
高強度螺栓的表面層磷化是引起其延遲斷裂的乙個重要因素。這是由於在螺栓冷鐓成形前的磷化處理會在螺栓表面形成一層不溶性的金屬磷酸鹽薄層（磷化層）。該層在淬火回火過程中分解，使得磷在鋼中擴散而導致螺栓表層磷濃化而降低晶界強度，從而促使延遲斷裂的發生。
需在螺栓成形後進行表面潤滑劑的清除，這會增加成本。因此，伴隨著螺栓的高強度化，非磷系潤滑膜的開發也在進行中。
酸洗、電鍍處理時侵入鋼中的氫在應力的作用下向應力集中處富集同樣會引起高強度螺栓的延遲斷裂。對此，對高強度螺栓特別是10.9級及其以上的螺栓需在電鍍後4小時內進行脫氫的烘烤處理或者改用危害性較小的達克羅等其他表面處理方式。
改善螺紋牙溝的形狀可降低應力集中程度，除可改善高強度螺栓的疲勞效能外，還可減少螺紋牙溝處氫的富集和擴散，亦可明顯地提高高強度螺栓的延遲斷裂抗力。
四、1cr17ni2及其耐延遲斷裂效能的改善措施
1cr17ni2屬於馬氏體型不鏽鋼，新牌號為14cr17ni2（gb/t 1220-2007），熱處理後具有較高的力學效能，耐蝕性優於12cr13（1cr13）和10cr17（1cr17），多用於既要求高力學效能的可淬硬性，又要求耐硝酸、有機酸腐蝕的緊韌體。其鋼棒的熱處理制度為：退火，680～700℃高溫回火，空冷；試樣的熱處理制度為：
1)淬火,950～1050℃油冷；2)回火，275～350℃空冷。金相組織的組織特徵為馬氏體型，屬於回火馬氏體鋼，在自然環境下易發生延遲斷裂。
高強度鋼在冶煉、加工及使用過程中經常會有氫進入材料中，進入鋼中的氫是極其有害的，即使進入極微量的氫，通過擴散和富集也會引起延遲斷裂。對於金屬-氫系統，要發生延遲斷裂過程，需經過氫的侵入、氫的擴散和富集、氫致裂紋萌生和擴充套件直至斷裂。氫在金屬中的擴散和富集，作為氫與金屬互動作用的過渡過程，是延遲斷裂過程的前提和橋梁。
高強度鋼的延遲斷裂是由侵入鋼中的可擴散氫引起的，其斷裂特徵主要為脆性沿晶斷裂。因此，如何提高氫陷阱有效性以降低可擴散氫濃度，並提高晶界強度，變沿晶脆性斷裂為穿晶韌性斷裂是改善高強度鋼耐延遲斷裂效能的基本出發點。
通過對高強度螺栓鋼延遲斷裂的分析，在材料冶金方面，改善1cr17ni2（14cr17ni2）耐延遲斷裂效能的主要途徑如下：
（1） 減少晶界偏析。盡可能降低雜質元素磷含量（磷降低晶界結合強度）、硫含量（硫在腐蝕環境下促進氫的吸收），同時降低促進磷、硫共偏析的錳含量，防止晶界脆化。
（2） 細化晶粒。加入al、ti、nb、v等元素，生產瀰散析出的碳氮化物以細化奧氏體晶粒，在提高強度的同時，還可以改善韌性。
（3） 調集成金元素（如新增鎳、降低錳含量）以獲得較高的缺口韌性。
（4） 使侵入的氫無害化。加入適量的微合金元素v、ti、nb等，形成細小的碳氮化物，不但可以細化淬火前奧氏體晶粒，還可以作為氫陷阱，抑制氫的擴散並使氫均勻分布。
（5） 通過對煉鋼用原輔材料、合金的烘烤以及vd脫氣等方式，進一步降低鋼中的氫含量。
（6） 提高回火溫度。加入抗回火軟化能力強的元素如鉬、釩等，從而可以在保持強度不變的情況下，提高回火溫度使碳化物球化，以避開容易引起晶界脆化的回火溫度區域，並可使碳化物細小均勻。
（7） 盡可能減少鋼表面侵入的氫量，即新增抑制腐蝕坑生成的合金元素如鉬元素。
通過上述途徑，可以有效善高強度螺栓鋼-1cr17ni2（14cr17ni2）的耐延遲斷裂效能，提高鋼的延遲斷裂抗力。
高強度螺栓的使用方法
2 螺栓連線面的摩擦係數必須符合設計要求和有關標準規定，表面嚴禁有氧化鐵皮 毛刺 焊疤 油漆和油汙等。3 高強螺栓必須分二次擰緊，初擰 終擰質量必須符合施工規範和鋼結構用高強螺栓的專門規定。2 基本專案 1 高強螺栓穿入方向應一致，絲扣外露不少於2口。2 扭剪型高強度螺栓尾部卡頭終擰後全部擰掉。3 ...
高強度焊接結構鋼
q690d屬於高強度焊接結構鋼。其中q代表屈服強度，690代表屈服強度值，d代表鋼板的等級 常見的鋼板 偉光q69d實物現場拍攝 質量等級分別為a b c d e。d級鋼板的衝擊為 20 c。q690d可稱為屈服強度690mpa的耐低溫高強鋼。q690d鋼板較高的屈服強度和抗拉強度，廣泛應用於煤礦機...
高強度螺栓連線施工工藝標準
6.1 總則 6.1.1 適用範圍 施工本工藝標準適用與工業與民用建築鋼結構工程中的高強度螺栓連線的施工與驗收。6.1.2 編制參考標準及規範 本工藝標準的編制參考了以下標準和規範 鋼結構工程施工施工質量驗收規範 gb50205 2001 鋼結構高強度螺栓連線的設計 施工及驗收規範 jgj82 91...