事後檢查一顆螺栓是有程序的，而訂它的那份規範自己列出了它為什麼行不通

本頁不給任何檢驗、鎖緊或驗收建議。 它讀的是一份規範裡的一節。 題目是從一個公開的機械問答網站、用它的開放介面抓下來的， 本站平常用的瀏覽器工具又一次連不上。 我們讀的是提問，不是回答，本頁也不出現任何使用者名稱。

仲裁扭矩不是一個可以查表的數字

那一節很短，而且是有條件的。它適用於 「當檢驗之後懷疑預緊接頭或抗滑接頭裡的螺栓沒有正確的預緊力時」， 而且就算到了那個地步，這套程序也是被允許，不是被要求。 接下來是四個編號步驟，而第一件要注意的事是：沒有任何一步是從一個扭矩數字開始的。

• 把該直徑、長度、等級與批次的五組螺栓與螺帽裝進螺栓張力量測裝置。被轉動元件底下的材料必須與實際安裝時相同，也就是結構鋼或硬化墊圈
• 每一組先鎖到規定預緊力的大約 15 %，然後再加到規定的最小值
• 接上扭力扳手，要記錄的量是使螺帽或螺栓頭相對於配合件轉動五度所需要的扭矩
• 仲裁扭矩則是去掉最高與最低之後，中間三個的平均
• 把那個扭矩施加在爭議接頭中隨機選出的百分之十的組件，但不少於兩組。如果沒有東西轉動，這個接頭就被接受

所以那個數字是當天現做的：用真正那一批螺栓、在真正那種材料底下做出來， 然後丟到接頭上去。 它不是螺栓的一項性質，不是可以事先印在表上的東西。

三小段算術，是我們算的，不是規範寫的。 五個裡丟掉最高與最低、平均剩下的，等於丟掉四成的資料。 那個「五度」在條文裡被注解成「大約在十二吋半徑上一吋」， 而十二分之一弧度是 4,77 度， 所以括號裡那個定義比它要解釋的數字小了大約百分之四點五。 而「百分之十、但不少於兩顆」的意思是： 任何一個少於二十顆螺栓的接頭，管事的都是那個下限。

方向是鎖緊方向

這一段才是對著問題講的。 第二步裡記錄的扭矩、以及第四步裡施加的扭矩，都明文寫著 往鎖緊方向。 那套寫下來的程序，從頭到尾沒有量過鬆開扭矩。

它量的是「再往前走」的阻力。 一顆預緊力正確的螺栓，在仲裁扭矩下不會轉動五度；一顆鬆的會。 這個測試問的不是「這顆螺栓有多緊」。 它問的是：這顆螺栓能不能被推過一個門檻，而正確安裝的那一顆不會越過那個門檻。

那跟一個鬆開量測所回答的是不同的問題， 而這個差別很要緊，因為「把接頭扳開」和「把它再往前鎖」並不對稱。 扭矩與張力在兩個方向都相關不良的原因，本站走過： 一份鋼構規範在 1954 年因為變異高達正負四十個百分點而撤掉了自己的扭矩表； 而動力工具標準直接寫明 靜態殘餘扭矩量測與接頭狀態的相關性很差。 那兩頁的內容這裡都不重複。

條文說明把缺席的東西列了出來

多數規範把程序寫完就停了。這一份掉過頭來，逐條列出不該太相信它的理由。 它先說這套仲裁承接了扭矩控制式安裝的所有不確定性， 接著說可靠度還會因為許多管制的缺席而降低， 那些管制本來是用來把扭矩對預緊力的關係壓住的，然後點名三項。

接著它補上：許多情況下，仲裁扭矩只能用 「只能被假定為具有代表性」的螺栓做出來， 或者用從已完成接頭上拆下來的螺栓做出來。 然後就是本頁最上面那一句。 那是一份規範願意印出來的、關於雙向誤判最直白的承認。

還有一條值得帶走。如果需要在 經過一段時間並暴露之後驗證預緊力， 這一節說應改用適合該特定情況的另一套仲裁程序。 那四個步驟是給新完成接頭上的爭議用的，不是給舊接頭稽核用的。

準確的那個方法是鬆開量測，而且會把螺栓消耗掉

條文說明接著描述：如果你真的要的是預緊力本身、而不是它的代理量，該怎麼辦。 超音波伸長計，或是能量測螺栓長度變化的機械式伸長計， 「可以產生對實際預緊力非常準確的量測」。

方法是這樣。「該方法牽涉到量測螺帽釋放過程中螺栓長度的變化」， 再搭配對拆下組件所做的載重校正， 或是對所量到的彈性回復量計算出對應的力。

所以唯一會往鬆開方向看的那個方法，是靠把螺栓放掉來讀它。 而後果緊接著就寫出來了： 「必須重新安裝被釋放的螺栓組件，或安裝一組替換的螺栓組件。 這個必要的釋放，意味著把伸長計直接當成檢驗工具使用， 應僅限於最關鍵的情況。」

一個準確的答案，代價是你問的那個接頭。 條文說明甚至提到，重新安裝可能會逼你換件， 除非扭矩能施加得夠慢、慢到足以恢復原來的伸長量。 這一段就是整個問題的形狀： 便宜的那個量測方向是反的，而且被自己承認不可靠； 可靠的那一個是破壞性的。

可以帶走的幾點

• 事後仲裁一顆已安裝螺栓，是有寫下來的程序的，而它是被允許不是被要求，而且要先有檢驗引起懷疑
• 仲裁扭矩是當天做出來的：用該批次的五組組件、在與工地相同的材料底下，不是查表來的
• 它是使螺帽或頭轉動五度所需的扭矩，而標準把那注解成十二吋半徑上約一吋，本站算出來是 4,77 度
• 去掉最高與最低、平均中間三個，等於丟掉四成樣本
• 量測與測試都在鎖緊方向。這套程序從來沒有量過鬆開扭矩
• 接頭取百分之十受測，下限兩顆，所以少於二十顆的接頭都是下限在管
• 條文說明點名了事後測試缺席的三項管制：硬化墊圈、對潤滑的留意，以及時間與暴露的影響
• 規範自己說這套程序可能退掉好的、收下壞的，並以「目前最可行」的名義提供它
• 準確的替代方法量的是螺帽釋放過程中的長度變化，事後必須重新安裝或換件

問題是為什麼會有人在鬆開的時候量扭矩。 這個行業的這個角落給的書面答案是：他們多半不量； 被接受的那個檢查是往另一個方向推的； 而定義它的那份文件寧可告訴你它的極限，也不願意你把它誤認成一個量測。

這一篇不屬於六步中的任何一步。它橫跨各步，或者發生在組裝之後。導致它的那些決定是在哪裡做的，見指定一顆螺絲，那篇寫的是順序，以及為什麼順序做反了是重工。

常見問題

已經安裝好的螺栓，有標準程序可以檢查嗎？

在鋼結構螺栓這一塊有，寫在規範的仲裁那一節。它適用於檢驗之後懷疑預緊接頭或抗滑接頭裡的螺栓沒有正確預緊力的情況，而且就算到了那個地步，這套程序也是被允許而不是被要求。

什麼是仲裁扭矩？

一個靠測試做出來、而不是查表得到的數字。把該直徑、長度、等級與批次的五組螺栓與螺帽在螺栓張力量測裝置上加到預緊力，被轉動元件底下的材料要與實際安裝相同，然後記錄使螺帽或頭轉動五度所需的扭矩。去掉最高與最低，平均剩下的三個。

是在鬆開的時候量的嗎？

不是。對樣本的量測與對接頭的測試，都明文規定在鎖緊方向。這套程序記錄的是把一顆已經預緊的緊固件再往前推所需要的扭矩，不是把它扳開所需要的扭矩。

會測幾顆螺栓？

爭議接頭中隨機選出的百分之十，但不少於兩顆。依我們的算術，這代表任何少於二十顆螺栓的接頭都是那個下限在管。如果在仲裁扭矩下沒有東西轉動，接頭就被接受；只要有任何一顆轉動，該接頭的所有螺栓都要受測。

這套程序有多可靠？

規範自己回答了。它的條文說明說，這樣的仲裁可能錯誤地退掉其實安裝正確的組件，也可能收下其實安裝不正確的；而這套程序是「儘管有這些極限」，仍作為目前最可行的做法而提供。

事後檢查缺了哪些管制？

條文說明點名三項：硬化墊圈的使用、對潤滑的仔細留意，以及時間經過與在已安裝狀態下暴露所造成影響的不確定性。它也提到仲裁扭矩往往只能用「只能被假定為具有代表性」的螺栓、或從已完成接頭上拆下來的螺栓做出來。

有沒有比較準確的方法？

條文說明描述了用超音波或機械式伸長計量測螺栓長度變化的做法，並說那可以產生對實際預緊力非常準確的量測。量測是在螺帽釋放的過程中取得的，事後必須重新安裝被釋放的組件或安裝替換件。

那個方法為什麼不常用？

因為那個「釋放」。條文說明指出，必要的釋放意味著把伸長計直接當成檢驗工具使用應僅限於最關鍵的情況；並提到重新安裝可能會逼你換件，除非扭矩能施加得夠慢、足以恢復原來的伸長量。

這套程序適用於舊接頭嗎？

那四個步驟不是為舊接頭寫的。該節說，若需要在經過一段時間並暴露之後驗證預緊力，應改用適合該特定情況的另一套仲裁程序。至於那套程序是什麼，它沒有說。

參考資料

• 結構連接研究委員會（RCSC）《高強度螺栓結構接頭規範》，2020 年 6 月 11 日，118 頁，免費且完整。本篇用的是第 10 節「仲裁」與其條文說明
• 那則提問，在一個公開的機械問答網站上。二十三分、五個回答

2020 年版規範下載了全文，第 10 節與其條文說明逐段讀完；引用的段落是把它們所在的兩個印刷頁算繪成圖檔用眼睛核對過的。這是本站第四次使用這份文件，前三次是手鎖緊的定義、接頭型式的差別與沿革段落。第 10 節是那三次完全沒有碰過的，那三頁的內容也沒有在這裡重複。以下各項是我們自己的算術，不是規範的敘述：十二吋半徑上一吋等於 4,77 度，因此比它所注解的五度小了大約百分之四點五；五個裡去掉最高與最低等於丟掉四成樣本；以及「百分之十、下限兩顆」在少於二十顆螺栓的接頭上是下限在管。Table 5.2 與它的預緊力數值本篇刻意不引用，做法沿用先前使用同一份文件的那一頁。第 9.1 至 9.3 節只讀到足以確認什麼情況會觸發仲裁的程度，其檢驗方法本篇不摘述。本節提到的第 8.3.2 節條文說明（扭矩控制式安裝的不確定性），正是本站另外引用過的那段七個變數。本頁不給任何檢驗、鎖緊或驗收建議；條文說明提到有數家廠商生產適用設備，但本頁不點名任何一家；本頁也不對「該不該量鬆開扭矩」表示立場。題目來自一個公開的機械問答網站，而不是本站平常使用的論壇工具，那個工具仍然連不上。我們讀的是提問，不是回答，本頁也不出現任何使用者名稱。