Высокопрочные болты: затяжка, контроль момента и обозначение на чертежах КМ

Высокопрочные болты — это крепёж классов прочности 8.8, 10.9 и 12.9, который воспринимает расчётные усилия в ответственных узлах металлоконструкций: стыках балок и колонн, фланцевых соединениях, узлах ферм и подкрановых путей. От обычных монтажных болтов их отличает не только класс прочности, но и принцип работы соединения: усилие передаётся не срезом стержня, а силой трения между плотно стянутыми поверхностями. Поэтому затяжка нормируется по моменту или по углу поворота гайки, а контроль обязателен — без него узел юридически и фактически не сдан.

На странице — практика завода: какие болты применяем в проектах, как затягиваем и контролируем момент, как болты обозначаются на чертежах КМ и КМД и чем отличаются монтажные болты от высокопрочных в спецификации. Завод ГК «СтилКонстракшн» — офис в Москве, производство в Брянской области, мощность 6 000 т/год — комплектует объекты болтами вместе с металлоконструкциями и закрывает узлы на монтаже под ключ.

Что такое высокопрочные болты и где они работают

Высокопрочный болт — это болт из легированной стали (обычно 40Х «селект») с термообработкой до твёрдости, дающей класс прочности 8.8, 10.9 или 12.9. По ГОСТ Р 52644-2006 в комплект входят сам болт, гайка по ГОСТ Р 52645-2006 и две шайбы по ГОСТ Р 52646-2006. Без шайб соединение не считается фрикционным.

Высокопрочные болты применяются там, где соединение работает на сдвиг при динамических, знакопеременных или ударных нагрузках, а также в стыках, которые нельзя сваривать на монтаже. На наших объектах это:

• стыки подкрановых балок и узлы крепления тормозных конструкций;
• фланцевые соединения колонн и ригелей рамных каркасов;
• монтажные стыки ферм пролётом более 24 м;
• узлы крепления связей по колоннам и фермам;
• стыки подкрановых рельсов с балками — подробнее в материале про рельсовые пути для кранов.

В обычных монтажных стыках (например, прогоны к фермам или фахверк к колоннам) применяются болты класса 5.6–8.8 без преднатяжения — они работают на срез и смятие. Разницу между двумя типами соединений мы подробно разбираем в обзоре болтовых соединений МК: когда хватает обычного болта, а когда нужен фрикционный узел.

Классы прочности: что означают цифры

Маркировка 8.8 / 10.9 / 12.9 — это две цифры, разделённые точкой. Первая — 1/100 от временного сопротивления (σ_в), вторая — отношение предела текучести к временному сопротивлению, умноженное на 10. То есть болт 10.9 имеет σ_в = 1000 МПа и σ_т = 900 МПа. На практике 8.8 — рабочий класс для большинства промышленных каркасов, 10.9 — для тяжёлых подкрановых и мостовых конструкций, 12.9 — редко, в специальных узлах.

Сортамент и спецификация: таблица параметров

Высокопрочные болты выпускаются с шестигранной увеличенной головкой и удлинённой резьбой. Длина болта подбирается так, чтобы после затяжки из гайки выходило не менее одного и не более пяти витков резьбы. Ниже — рабочая таблица, которой пользуются конструкторы при назначении болтов в чертежах КМ.

Диаметр, мм	Класс прочности	Расчётное усилие натяжения, кН	Момент затяжки, Н·м	Площадь сечения по резьбе, мм²
М16	8.8	96	250	157
М16	10.9	120	315	157
М20	8.8	150	490	245
М20	10.9	190	615	245
М22	10.9	235	835	303
М24	8.8	215	850	353
М24	10.9	275	1075	353
М27	10.9	355	1570	459
М30	10.9	435	2130	561
М36	10.9	635	3725	817

Значения момента приведены для смазки тарированной парафиновой смесью или дисульфидом молибдена — без смазки реальный момент при том же натяжении будет на 20–30 % выше, и шкала ключа врёт. Если в проекте КМ задан другой коэффициент трения, момент пересчитывается на стадии КМД — об этом ниже.

Маркировка на головке болта

На головке высокопрочного болта по ГОСТ Р 52644-2006 выбиваются: класс прочности (8.8, 10.9), товарный знак изготовителя и условное обозначение климатического исполнения (ХЛ — для холодных регионов, до –65 °C). Если маркировки нет — болт не имеет права применяться на ответственных узлах, его место только в неответственных монтажных соединениях. Подробнее про правила маркировки металлопродукции мы пишем в материале «Маркировка отправочных марок»: те же принципы прослеживаемости работают и для крепежа.

Затяжка высокопрочных болтов: способы и контроль момента

СП 16.13330 и СТО 0041-2004 допускают три способа затяжки фрикционных соединений на высокопрочных болтах: по моменту, по углу поворота гайки и комбинированный. Завод применяет преимущественно первый — он быстрее, повторяем и подтверждается приборным контролем.

Затяжка по моменту

Каждый болт затягивается динамометрическим ключом с погрешностью не более ±5 %. Расчётный момент определяется по формуле M = K · P · d, где K — коэффициент закручивания (0,16–0,20), P — усилие натяжения, d — номинальный диаметр болта. До затяжки болт, гайка и шайба должны быть очищены от ржавчины и обезжирены, поверхности контакта — обработаны (стальные щётки, дробемёт или газопламенная очистка). Если контактная поверхность загрязнена краской — соединение не фрикционное и не считается высокопрочным.

Затяжка по углу поворота

Болт сначала затягивается обычным ключом до плотного прилегания (с моментом 50–100 Н·м), затем гайка довёртывается на угол, заданный проектом КМ: для М20 — обычно 90°, для М24 — 75°, для М27 и больше — 60°. Способ хорош тем, что не зависит от смазки и состояния резьбы, но требует чёткой разметки исходного положения гайки несмываемой краской.

Контроль момента и сдача узлов

Контролю подлежат 100 % болтов в первом затянутом соединении и не менее 25 % в последующих, но не менее трёх болтов на узел. Контрольный момент составляет 100 % от расчётного для тарированных ключей и 105 % при контроле другим ключом. По итогам монтажа оформляется журнал постановки высокопрочных болтов и акт скрытых работ — без этих документов узел не принимается.

Каждый затянутый болт после контроля маркируется одной точкой краски на гайке (контроль выполнен, узел сдан). Геометрия плоскостей контакта и шаг между болтами проверяются вместе с общим положением конструкции — этот этап описан в материале «Геодезический контроль при монтаже».

Обозначение болтов на чертежах КМ и КМД

На чертежах КМ болты в спецификации записываются по ГОСТ 2.315-68 и ГОСТ Р 21.1101 в виде упрощённой буквенно-цифровой записи. Полное обозначение содержит: тип крепежа, диаметр, длину, класс прочности, климатическое исполнение и номер стандарта. На самом виде болт показывается окружностью с осевыми линиями — без изображения резьбы — и обозначается выноской с номером позиции из спецификации.

Как выглядит запись в спецификации КМ

Типовой пример записи болта на чертеже КМ:

Тип соединения	Пример обозначения в спецификации	Расшифровка
Обычный монтажный болт	Болт М20×60.5.6 ГОСТ 7798-70	Болт диаметром 20 мм, длиной 60 мм, класс прочности 5.6, шестигранная головка по ГОСТ 7798-70
Высокопрочный болт	Болт М24×100.10.9.ХЛ ГОСТ Р 52644-2006	Болт М24 длиной 100 мм, класс прочности 10.9, климатическое исполнение ХЛ, по стандарту ГОСТ Р 52644-2006
Гайка к высокопрочному болту	Гайка М24.10.ХЛ ГОСТ Р 52645-2006	Гайка под М24, класс прочности 10, исполнение ХЛ
Шайба к высокопрочному болту	Шайба 24.ОХ ГОСТ Р 52646-2006	Шайба под М24, термоупрочнённая, по стандарту высокопрочных шайб
Анкерный болт фундамента	Болт фундаментный 1.1.М30×800 ГОСТ 24379.1-2012	Болт типа 1 (с коническим концом), исполнение 1, М30 длиной 800 мм

Условные графические обозначения

На видах и разрезах болты в металлоконструкциях изображают условно по ГОСТ 2.315-68:

• монтажный болт без преднатяжения — окружность диаметром стержня с двумя осевыми линиями;
• высокопрочный болт — та же окружность, но рядом ставится знак фрикционного соединения (буква «Ф» или специальный значок в кружке) и указывается номер позиции в спецификации;
• заводское отверстие под болт показывается тонкой окружностью без крестика, монтажное отверстие — окружностью с крестиком (для отверстий, размечаемых и сверлимых на монтаже);
• овальное отверстие — с указанием размеров и направления овала; такие отверстия применяются для компенсации монтажных допусков.

На чертежах КМД, в отличие от КМ, болты, гайки и шайбы выносятся в отдельную ведомость метизов с указанием позиции, типоразмера, количества, массы и поставщика. Подробно про переход от стадии КМ к деталировке мы пишем в гайде «Стадия КМД: деталировочные чертежи от А до Я» и в обзоре «Что такое КМ и КМД: разница, состав, стоимость разработки».

Обозначение монтажных болтов

Монтажные болты (без преднатяжения) на чертежах КМ показываются без специального значка фрикционного соединения. В спецификации запись короче — без климатического исполнения и без указания категории шайбы. Класс прочности обычно 5.6 или 8.8, длина подбирается так, чтобы из гайки выходило 2–3 витка. Если по проекту допустимо отверстие с зазором +1 мм (нормальное отверстие), на чертеже это никак не маркируется. Если требуется отверстие с минимальным зазором (+0,3 мм) или совпадающее (рассверливаемое на монтаже), это указывается выноской отдельно.

Обозначение высокопрочных болтов

На чертежах КМ высокопрочные болты помимо записи в спецификации помечаются на изображении узла буквой Ф в кружке или штриховкой кружка — это маркирует именно фрикционное соединение. Класс прочности указывается обязательно. Если в одном узле применяются и обычные, и высокопрочные болты — они разносятся по разным позициям спецификации и по разным выноскам, чтобы монтажник не перепутал крепёж. Подробнее по типовым узлам — в обзоре узлов сопряжения МК; а как читать сами чертежи, объясняет наш материал «Как читать чертежи металлоконструкций».

Цены на высокопрочные болты и комплектацию узлов

Стоимость болтов в проекте складывается из трёх составляющих: цена самого крепежа, доставка комплектами по отправочным маркам и работа по затяжке с контролем момента. Завод поставляет высокопрочные болты в сборе с гайками и шайбами по утверждённым с заказчиком ведомостям метизов из КМД.

Типоразмер	Класс	Цена комплекта (болт+гайка+2 шайбы), от ₽/шт	При объёме от
М16×60	10.9	от 120 ₽/шт	1000 шт
М20×80	10.9	от 180 ₽/шт	1000 шт
М24×100	10.9	от 290 ₽/шт	500 шт
М27×120	10.9	от 420 ₽/шт	500 шт
М30×140	10.9	от 560 ₽/шт	300 шт

Цены ориентировочные, действуют при поставке в сборе с металлоконструкциями нашего производства на объекты Москвы, Брянска и регионов ЦФО. На разовые партии менее 100 кг цены выше — экономика партии меняется из-за упаковки и логистики. Затяжка с контролем момента и оформлением журнала включается в смету монтажа отдельной позицией: от 25 ₽/болт при объёме узлов от 100 шт.

В состав КМД для МКД и промышленных каркасов на стальном каркасе мы обязательно включаем полную ведомость метизов и схемы расположения болтов — без неё монтажник не сможет собрать узел корректно. Стоимость такой деталировки — от 3 000 ₽/тонна, расчёт всегда индивидуальный, см. подробности на странице КМД для МКД на стальном каркасе. Отдельной поставкой крепёж и метизы можно купить через раздел «Метизы и крепёж» — поставляем по проектным спецификациям с сертификатами.

Болтовые vs сварные соединения: когда что применять

Выбор между болтовым и сварным соединением на монтаже определяется не «как привычнее», а инженерными параметрами узла: характером нагрузки, доступом к узлу, температурой монтажа, требуемой ремонтопригодностью. Высокопрочные болты выигрывают у сварки в четырёх случаях.

• Сезонность. Сварка ответственных швов запрещена при температуре ниже –20 °C без дополнительного подогрева и аттестации НАКС. Высокопрочные болты затягиваются при температуре до –40 °C без потери качества (при исполнении ХЛ).
• Скорость монтажа. Узел на 20 болтах М24 собирается двумя монтажниками за 30–40 минут с контролем момента. Эквивалентный сварной шов потребует подогрева, сварки в несколько проходов и неразрушающего контроля — это 4–6 часов работы аттестованной бригады.
• Ремонтопригодность. Болтовой узел разбирается и пересобирается. Это критично для подкрановых балок, рельсовых путей и сменных секций каркаса.
• Динамика. При знакопеременных и ударных нагрузках фрикционное соединение работает лучше сварного: усилие распределяется по контактным плоскостям, нет концентраторов в зоне шва.

В то же время сварка незаменима для герметичных швов резервуаров, для коробчатых сечений с внутренними рёбрами и для узлов, где нужно сэкономить вес соединения. Подробнее про типы сварных швов и их применение — в материале «Сварные соединения: стыковые, угловые, тавровые, нахлёсточные», а про коробчатые сечения — в обзоре сварных коробчатых балок.

На наших объектах болтовые соединения применяются на всех монтажных стыках, сварка остаётся на заводе — это сокращает сроки монтажа в среднем на 25 % и снимает зависимость от погоды. Развёрнутый разбор плюсов и минусов есть в нашем блоге: «Болтовые соединения металлоконструкций».

Защита болтовых соединений от коррозии и пожара

Высокопрочный болт по умолчанию выпускается чёрным или с фосфатным покрытием с консервационной смазкой — это даёт защиту только на время хранения и монтажа. После затяжки и сдачи узла соединение защищается тем же ЛКМ, что и металлоконструкции, или конструктивной огнезащитой. Принципиально важно: цинкование высокопрочных болтов не допускается без специального согласования — горячее цинкование снижает класс прочности из-за водородного охрупчивания.

• ЛКМ. На болтовые узлы наносится тот же грунт и эмаль, что и на конструкции — без зазоров вокруг гайки и шайбы. Толщина слоя контролируется толщиномером в трёх точках на каждый узел.
• Огнезащита. При требовании по огнестойкости R 60 и выше болтовые узлы закрываются конструктивной огнезащитой — штукатуркой по сетке или плитами. Особенности и материалы описаны в обзоре «Конструктивная огнезащита».
• Маркировка точкой краски после затяжки наносится до общего покрытия — это контрольная метка для приёмки, поверх неё уже укладывается полное лакокрасочное покрытие.

Если узел расположен в агрессивной среде (химия, пищевое производство), применяются болты из нержавеющей стали A4-80 или с двухкомпонентным покрытием Geomet — это согласуется на стадии КМ, заносится в спецификацию и пересчитывается в стоимости.

Завод ГК «СтилКонстракшн»: преимущества по комплектации болтами

Мы поставляем металлоконструкции и крепёж в сборе по утверждённой ведомости метизов — это убирает с заказчика логистику крепежа и риск пересортицы. Что входит в комплектную поставку:

• входной контроль каждой партии болтов: проверка сертификатов, выборочное испытание на твёрдость и натяжение по ГОСТ Р 52644;
• упаковка в комплекты по отправочным маркам с биркой — монтажник на площадке получает готовый комплект «болты на узел №»;
• поставка с климатическим исполнением ХЛ по умолчанию для регионов с зимней температурой ниже –40 °C;
• динамометрические ключи в составе бригады монтажа с тарировкой не реже раза в 6 месяцев;
• журнал постановки высокопрочных болтов и акт скрытых работ на каждый узел.

Мощности и опыт

Производство в Брянской области — 5 000 м² цехов, 6 000 т/год выпуска металлоконструкций. Конструкторский отдел в Москве — 50+ инженеров, в том числе аттестованные специалисты по разработке КМ и КМД. По узлам с высокопрочными болтами реализованы проекты складских комплексов, цехов с подкрановыми балками и пристроек к действующим предприятиям. На подкрановых системах используем те же фрикционные узлы, описанные в материале про блоки подкрановых балок.

Сроки

Срок поставки болтов с металлоконструкциями — от 30 рабочих дней при объёме партии до 100 т, от 45 рабочих дней при объёме 100–500 т. Точный срок указываем после согласования КМД и ведомости метизов: учитываются типоразмеры, класс прочности и исполнение.

Если у вас есть готовые чертежи КМ — пришлите их менеджеру, мы пересчитаем ведомость метизов и подготовим коммерческое предложение в течение 1–3 рабочих дней. Если КМ только в работе, мы готовы выполнить и проектирование, и КМД, и поставку, и монтаж в одной зоне ответственности — это базовый набор услуг завода под ключ.

Частые вопросы