Exigences techniques pour les boulons à haute résistance

Les boulons en acier à haute résistance, ou ceux nécessitant une forte précontrainte, sont appelés boulons haute résistance. Ils sont principalement utilisés pour l'assemblage de ponts, de voies ferrées et d'équipements haute et très haute pression. Leur rupture est généralement de type fragile. Les boulons haute résistance utilisés dans les équipements très haute pression requièrent une précontrainte importante afin de garantir l'étanchéité du récipient.

Les propriétés mécaniques et les méthodes de calcul des boulons ordinaires et des boulons à haute résistance diffèrent. Les boulons à haute résistance sont d'abord précontraints par l'application d'une précontrainte interne P, puis la résistance au frottement générée à la surface de contact entre les pièces assemblées permet de supporter la charge externe. Les boulons ordinaires, quant à eux, supportent directement la charge externe. L'assemblage par boulonnage à haute résistance présente l'avantage d'une construction simple, de performances mécaniques élevées et d'une grande facilité de démontage. Grâce à ses atouts en matière de remplacement, de résistance à la fatigue et d'absence de desserrage sous charges dynamiques, il constitue une méthode d'assemblage très prometteuse.

1. Objet et champ d'application La présente exigence technique spécifie les exigences techniques relatives aux assemblages par boulons haute résistance des structures métalliques lors de la fabrication, de l'installation et du contrôle des engins et équipements mobiles. Les éléments non spécifiés dans la présente exigence technique doivent être mis en œuvre conformément aux normes nationales en vigueur. La présente exigence technique s'applique aux structures métalliques d'engins mobiles nécessitant des assemblages par boulons haute résistance. Elle s'applique aux méthodes de contrôle qualité et de construction en usine et lors de l'installation sur site.

2. Traitement de surface des joints

(1) Pour les assemblages boulonnés haute résistance par friction, les surfaces de contact doivent être en contact étroit et présenter un coefficient de friction suffisant. Lorsque les plans ne précisent pas les exigences de traitement des surfaces de contact, celles-ci doivent être traitées conformément aux règles suivantes : sablage ou grenaillage des surfaces de contact des boulons haute résistance afin d’éliminer les impuretés telles que la rouille et l’huile, et d’obtenir une rugosité de 50 à 75 µm conforme à la norme Sa2.5, avec un coefficient de friction supérieur ou égal à 0,40. En cas de spécifications figurant sur les plans, ces dernières doivent être respectées. (2) Des mesures de protection doivent être prises pour les surfaces de friction des assemblages boulonnés haute résistance traités afin d’éviter toute contamination par des saletés et de l’huile. Il est strictement interdit d’effectuer toute marque sur ces surfaces. Lors du stockage en usine, du transport et du stockage sur le chantier, des précautions particulières doivent être prises pour éviter toute contamination des surfaces de contact. L'installateur doit veiller tout particulièrement à la propreté de la plaque de fixation du boulon haute résistance et de la surface de contact du corps de pièce, ainsi qu'aux caractéristiques de la surface de friction. L'utilisation d'une meuleuse pour rectifier la surface de contact de la plaque de fixation et celle du corps de pièce est strictement interdite.

3. Contrôle du coefficient de glissement de la surface de friction des boulons haute résistance

Le contrôle du coefficient d'adhérence doit être effectué par lot de fabrication de la structure métallique. Un lot de fabrication est défini par tranche de 2 000 tonnes pour un même projet, et un lot inférieur à 2 000 tonnes par lot. Chaque étape du traitement de surface doit être contrôlée. Trois séries d'éprouvettes sont réalisées par lot. En cas de sous-traitance de l'assemblage, chaque entreprise concernée doit effectuer le contrôle du coefficient d'adhérence. (1) L'éprouvette utilisée pour le contrôle du coefficient d'adhérence doit être fabriquée par l'usine ou l'entreprise sous-traitante. L'éprouvette et l'élément de structure métallique représentatif doivent être du même matériau, issus du même lot, avoir subi le même traitement de surface par friction et présenter le même état de surface. Ils doivent également utiliser le même lot de boulons haute résistance de même niveau de performance et être stockés dans les mêmes conditions environnementales. Le contrôle du coefficient d'adhérence est réalisé conformément à la méthode d'essai de la norme GB50205 « Code pour la réception de la qualité de la construction des ouvrages en acier ». (2) La valeur minimale du coefficient d'adhérence mesurée doit être supérieure ou égale à la valeur spécifiée pour le calcul. Si la valeur spécifiée ci-dessus n'est pas atteinte, la surface de friction du composant doit être retraitée. Après traitement, la surface de friction du composant est de nouveau inspectée.

4. Connexion et installation de boulons à friction haute résistance pour structures en acier

(1) Préparation avant installation (2) Sélectionner des boulons, écrous et rondelles conformes. La période de garantie du coefficient de couple de serrage est de six mois à compter de la date de livraison. (3) Les boulons, écrous et rondelles sont non conformes si les conditions suivantes sont réunies, et leur utilisation est interdite : a. Origine (fabricant) inconnue ; b. Propriétés mécaniques inconnues ; c. Coefficient de couple k inconnu ; d. Fissures, rayures, bavures, déformations, rouille, usure du filetage, taches d’huile, humidité ou défauts ; e. Absence de rapport d’essai de performance ; f. Boulons mélangés à d’autres lots ; g. Boulons de longueur insuffisante, c’est-à-dire que la tête du boulon ne dépasse pas la face d’extrémité de l’écrou après serrage. Généralement, la longueur dépassant de la face d’extrémité de l’écrou doit être de 2 à 3 filets ; h. Le coefficient de couple de serrage de l’assemblage dépasse la période de garantie. Veiller particulièrement à l’étanchéité pendant le transport et le stockage. (4) Avant la mise en œuvre de boulons haute résistance à tête hexagonale large, le coefficient de serrage de chaque paire de boulons doit être contrôlé par lot. Huit jeux de boulons par lot doivent être contrôlés, et le coefficient de serrage moyen de ces huit jeux doit se situer entre 0,110 et 0,150. L'écart-type doit être inférieur ou égal à 0,010. Ce contrôle du coefficient de serrage est effectué conformément à la norme GB50205 « Code pour la réception de la qualité de la construction des structures métalliques ». La pose des boulons haute résistance doit être réalisée rapidement après le contrôle.