應用 – 鋼構固定

 
如果您曾參與能源與工業 (E&I) 專案的設計或管理，您很可能面臨過將元件固定在表面有塗層處理的鋼材上的挑戰。一些最常見的元件有（見圖 1）：
§ 設備;
§ 平台;
§ 電纜線架(電子/電信);
§ 管線支撐;
§ 跨領域支撐系統包括機械、電力和 HVAC 。

圖 1 – 固定式電纜線架(左)及管架支撐(右)於鋼材
 
傳統上，將上述元件固定在鋼結構上有兩種方式，分別為：(i) 焊接和 (ii) 螺栓固定 (見圖 2)。
 
圖 2 - 將元件固定在鋼材上的傳統方式：焊接 (左) 和螺栓 (右)。
 
 

在鋼構上進行緊固的傳統方法

 
焊接是一種非常可靠且堅固的方法，因此已被使用了數十年。然而，傳統焊接也面臨一些挑戰，包括
§ 它需要附近有電源插座，而這在工地上很難找到；
§ 飛濺的火花，是健康、安全與環境方面的潛在風險；
§ 這是一項十分耗時的工作；
§ 它需要合格的焊接操作人員；
§ 原先具塗層的鋼材，焊接後需要進行塗層修補。
 
其中一種替代方案是螺栓固定，包括在鋼結構上開孔，以通過兩側均可接觸到的螺栓，從而幫助確保正確固定。從工具的角度來看，這代表了較低的投資，然而這種方法也有一些相關的挑戰，特別是
§ 對操作者而言，過程緩慢且疲憊；
§ 不符合人體工學，因為在某些位置/方向可能難以執行；
§ 它需要在螺栓固定前進行防腐處理；
§ 如果需要磁性鑽頭來支撐，這不可能在任何地方都能放置。
 

喜利得的鋼構緊固解決方案

 
為了應對上述傳統鋼構緊固方法所面臨的挑戰，喜利得一直致力於開發新的錨栓解決方案，在該領域擁有悠久的歷史和豐富的經驗。在此，我們重點介紹四種不同的喜利得產品解決方案：(i) X-ST GR、(ii) X-BT、(iii) S-BT HL 和 (iv) F-BT。4 種解決方案的示意圖見圖 3。
 
喜利得在 1994 年推出的第一個解決方案是 X-ST GR。它是一種不銹鋼螺紋螺栓，通過火藥驅動工具直接固定在鋼構上，是一種非常快速的解決方案。
 
X-BT 是一種不鏽鋼螺紋螺栓，並採用鈍頭焊接技術。第一代 X-BT 於 2003 年推出，距今已有 20 多年的歷史。在緊固件安裝時，部分鋼材會被打入預先鑽好的孔中，產生高溫並導致摩擦焊接。沿著整個周邊會產生熔接，這意味著濕氣無法滲入先導孔，確保了防腐蝕保護。
 
2023 年推出的 S-BT HL 緊固件是 S-BT 的第二代產品，最初於 2016 年推出。該緊固件為螺紋螺栓，由硬化碳鋼 1038 和奧氏體-鐵素體(austenitic-ferritic )（雙相）不鏽鋼製成。這種固定技術稱為鈍頭自焊(blunt tip self-welding)，先做一個先導孔，然後將螺紋螺栓鎖入孔中。螺紋螺栓的直徑略大於孔的直徑，因此應用時需要高扭矩。螺栓的第一個螺紋是切削螺紋，將在擰入 S-BT HL 的基材中形成內螺紋。此底部螺紋沒有負載能力。之後，螺栓的其他螺紋與基材螺紋的交互作用將確保負載能力和堅固的緊固。
 
F-BT 緊固件是稱為 Cordless Stud Fusion 系統的一部分，是一種焊接製程。它被歸類為使用保護氣體的拉弧螺栓焊接。拉弧螺栓焊接製程利用焊接電源，沿著螺栓與母材之間形成的電路產生電弧。電弧透過空氣間隙在兩種材料之間穿梭，產生強烈、集中的熱量，用於熔化螺栓底部和小範圍的母材。一旦材料適當地熔化，螺栓就會插入熔化區域，並在金屬凝固時固定到位，形成焊接連接。除了是一種焊接製程外，此系統不需要外部電源，而且是一種穩定且幾乎不產生火花的製程。


圖 3 -喜利得鋼鐵緊固解決方案示意圖： X-ST GR（左上）、X-BT（右上）、S-BT HL（左下）和 F-BT（右下）。
 
在負載值和應用的解決方案方面，X-ST GR 最適合用於輕負載應用（建議容許拉力值為 1.8 KN），X-BT 和 S-BT 最適合用於中負載應用（建議容許拉力值為 3.6 KN/每顆螺栓），而 F-BT 則可用於重負載應用（建議容許拉力值為 8 KN）。基材的最小厚度也有差異，F-BT 可從 4 mm 開始使用，S-BT HL 和 X-ST GR 可從 6 mm 開始使用，X-BT 可從 8 mm 開始使用。
請注意，在這些情況下，如果螺栓適用於較低的基材厚度，則應根據技術手冊考慮力量折減以及基材背面受損的可能性。
 
如果您想瞭解更多關於喜利得鋼構固定解決方案的靜態設計，請洽喜利得工程部。

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