高強度ボルトと通常のボルト — 主な違いと選択ガイド

高強度ボルトと通常のボルトの基本的な違い

定義境界 - 通常、高強度しきい値としてグレード 8 / 8.8-

高強度ボルトと通常のボルトの区別は、絶対的な分類ではなく、機械的特性によって定義されます。{0}} SAE システムでは、グレード 8 (最小引張強度 150 ksi) が高強度ボルト締めの閾値と広く考えられています。-メートル法では、ISO 特性クラス 8.8 (引張 800 MPa) が下限を表し、10.9 と 12.9 は高強度として分類されます。-これらのしきい値を下回ると、SAE グレード 2 およびグレード 5、または ISO 4.6 および 6.8 などのボルトは、非重要な軽荷重から中荷重の用途を目的とした通常の強度のボルトとみなされます。-

機械的特性の違い - 引張/降伏/硬度/予圧

-高強度ボルトは、通常のボルトと比較して、引張強度と降伏強度が大幅に高くなります。- グレード 8 ボルトの引張強度は、グレード 2 ボルトの 2.5 倍です。 -高強度ボルトは機械的特性を達成するために熱処理（焼き入れと焼き戻し）が施され、その結果、より高い硬度（グレード 8 では 33-39 HRC、グレード 5 では 19-30 HRC）とより大きな予荷重容量が得られます。より高い予荷重能力は、高強度ボルトがより大きなクランプ力を生成できることを意味し、これは構造接続におけるジョイントの剛性と疲労耐性に不可欠です。

用途の違い - 構造接続と一般機械

{0}高強度ボルトは、せん断や摩擦によって接合部が設計荷重を伝達する必要がある建物、橋、重機の構造用鋼の接合に必須です。これらのアプリケーションには、予測可能なプリロードとスリップクリティカル接続が必要です。{2}}通常のボルトは、一般的な機械の組み立て、軽機器の取り付け、非構造支持、および荷重が低く緩みによる影響がそれほど深刻ではない一時的な固定には十分です。-

高力ボルト標準システム

ASTM A325 / A325M - 構造熱処理-炭素鋼 / 合金鋼ボルト

ASTM A325 (現在は ASTM F3125 に統合) は、直径 1 インチまでの最小引張強度 120 ksi の熱処理された炭素鋼または合金鋼の構造用ボルトを対象としています。- A325 ボルトは、北米で最も一般的な高強度構造用ボルトであり、建物や橋梁の鋼材と鋼材の接合に使用されています。-タイプ 1 (炭素鋼または合金鋼) とタイプ 3 (耐候性鋼) の 2 つのタイプがあります。 A325 ボルトは、ナットを回す方法または校正されたトルク方法を使用して、制御されたプリロードで取り付ける必要があります。{15}}-

ASTM A490 / A490M - 高強度構造用合金鋼ボルト

ASTM A490（現在はF3125の下にあります）は、直径1-1/2インチまでの最小引張強度150 ksiの合金鋼構造用ボルトを対象としています。 A490 ボルトは、A325 よりも約 25% 高い強度を提供し、同じ接続容量でより小さなボルト直径またはより少ないボルト数を可能にします。より高い硬度レベル（33～38 HRC）では水素脆化のリスクがあるため、溶融亜鉛めっきは特に制限されています。- A490 ボルトは、高層ビル、産業構造物、橋梁の改修などの重構造用途に使用されます。

ASTM F3125 - 現在の統一規格

ASTM F3125 は、A325 と A490 の仕様をグレード付きの単一の規格に統合するために 2015 年に導入されました。グレード A325 は旧 A325 物件をカバーし、グレード A490 は旧 A490 物件をカバーします。この規格には耐候性鋼のバリエーションも含まれており、すべての構造ボルト グレードにわたって一貫した試験と品質要件が提供されます。 F3125 には、重い六角構造ボルトとツイストオフ タイプの張力制御ボルトの両方が含まれています。{12}}

詳細な機械的特性の比較

高力ボルトの取り付け要件

高強度構造ボルトを使用するには、指定された予圧を達成するために制御された取り付けが必要です。{0}ナットを回す方法では、指定された回転数でナットを締め付け、ぴったりと締まった状態を超えます（通常、長さ 4 の直径のボルトの場合は 1/2 ～ 2/3 回転、長いボルトの場合は 1 回転）。トルク法では、校正されたトルク レンチを使用して、必要な予圧に対応する指定されたトルク値を適用します。ツイストオフ タイプの張力制御ボルトは、設計された張力で剪断されるスプライン端を備えており、トルク測定を行わずに直接予圧制御が可能です。高強度ボルトは一般的に再利用できません。-初期張力時の塑性変形と使用荷重による疲労損傷の可能性により、構造接続の再締め付けの信頼性が低くなります。

高強度ボルトと通常のボルトの選択ガイド

鋼構造物の建築では、建築基準法の要件を満たすために、すべての耐荷重接続に A325 または A490 の高強度ボルトを使用する必要があります。{2}橋の接続では、滑り抵抗が重要な-摩擦タイプの接続では高強度のボルトが必要です-。一般的な機器の取り付けでは、構造規格が適用されないグレード 5 または 8.8 のボルトを使用できます。パイプサポートと軽量構造部材は、重要でないサポート機能に A307 またはグレード 2 ボルトを使用する場合があります。-吊り上げおよび吊り上げ用途では、安全率と動的荷重を考慮して高強度ボルトが必須です。-

高力ボルトの水素脆化のリスク

水素脆化は、硬度 38 HRC を超える高強度ボルトにとって重大な懸念事項です。{0}酸洗い、電気めっき、または亜鉛メッキ中に、水素原子が鋼に侵入し、引張応力が持続すると遅れ脆性破壊を引き起こす可能性があります。 ASTM A490 ボルト (硬度 34-41 HRC) は特に影響を受けやすいです - 規格では、特別な水素脆化緩和焼き付けが行われない限り、A490 ボルトの溶融亜鉛めっきは禁止されています。-腐食保護が必要な高強度ボルトの場合、電気めっきや溶融めっきプロセスに伴う水素脆化のリスクを排除できる機械的亜鉛めっきまたはダクロメットコーティングが推奨される代替手段です。

コスト比較分析

高強度ボルトは、合金材料、熱処理処理、品質試験の要件により、同じサイズの通常のボルトより 2-4 倍のコストがかかります。ただし、強度が高いため、同じ荷重を支えるボルトの数を減らすか、減らすことができるため、単位あたりのコストの差を相殺できます。-高強度ボルトの場合、制御された締め付け手順と検査要件により、設置コストが高くなります。{7}}ライフサイクル全体にわたって、高強度ボルト締結により信頼性が向上し、特に通常のボルトでは定期的な締め直しや交換が必要となるような動的用途や疲労が発生しやすい用途において、メンテナンスの負担が軽減されます。-

メーカーパイプの供給能力

メーカーパイプは、ASTM A325/A490/F3125、ISO 10.9/12.9、SAE グレード 8 の高強度ボルトに加え、グレード 2、グレード 5、ASTM A307、ISO 8.8 の通常グレードのボルトを供給しています。{0}当社は、構造用の重量六角頭ボルトとツイストオフ タイプの張力制御ボルトの両方を製造しています。{11}}すべての高力ボルトには、構造プロジェクトの認証要件を満たすためのトルク検証データと材料試験レポートが付属しています。-当社のコーティング サービスには、水素脆化リスクのない腐食保護が必要な高強度ボルト向けの機械亜鉛めっきやダクロメットが含まれます。-

高強度ボルトまたは通常のボルトが必要ですか?

認定された品質とテストを備えたプロジェクトに適切なボルト グレードについては、製造元パイプにお問い合わせください。