螺栓斷裂可能原因分析之預(yù)緊力不符合要求

預(yù)緊力不符合要求是造成螺栓斷裂的最重要原因。在對(duì)螺栓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝及后期的技術(shù)維護(hù)過(guò)程中，需要按照規(guī)定的力矩值進(jìn)行操作，防止出現(xiàn)力矩過(guò)大或者力矩不足等問(wèn)題。預(yù)緊力過(guò)大，可能造成螺栓拉伸應(yīng)力超過(guò)螺栓材料屈服強(qiáng)度極限，而產(chǎn)生塑性變形，甚至斷裂。預(yù)緊力過(guò)小，將增加螺栓疲勞載荷循環(huán)幅值，降低螺栓與連接件之間的摩擦力，使得螺栓連接副達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的鎖緊功能，在服役載荷作用下，螺栓連接件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使螺栓承受額外彎矩、拉伸和剪切等復(fù)雜的交變載荷，加劇螺栓的失效。螺栓松動(dòng)也會(huì)增加螺栓的疲勞載荷，降低螺栓使用壽命。

預(yù)緊力不符合要求造成高強(qiáng)度螺栓斷裂的主要表現(xiàn)有：

1 安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)未按要求進(jìn)行“十”字交叉緊固，造成連接法蘭面間存在間隙并導(dǎo)致螺栓應(yīng)力幅值過(guò)大，最后導(dǎo)致螺栓斷裂；

2 高強(qiáng)度螺栓因預(yù)緊力過(guò)大產(chǎn)生縮頸，螺紋根部因應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致螺栓斷裂；

3 高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力不足造成螺栓松動(dòng)，造成法蘭面孔徑與螺栓桿干涉。

例如某機(jī)組連接螺栓存在斷裂問(wèn)題，其中部分機(jī)組螺栓存在反復(fù)斷裂現(xiàn)象。初期螺栓供應(yīng)商通過(guò)更換加厚墊圈的形式減少螺栓斷裂問(wèn)題的出現(xiàn)。雖然墊圈加厚對(duì)螺栓斷裂起到了一定的緩解作用，但未能徹底解決螺栓斷裂問(wèn)題。根據(jù)其斷裂螺栓失效報(bào)告螺栓的化學(xué)成分分析，拉伸性能試驗(yàn)、沖擊韌性試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和金相檢驗(yàn)結(jié)果均符合GB/T3098.1-2010要求。

因此可以判斷螺栓的設(shè)計(jì)與材料等方面滿足現(xiàn)場(chǎng)工況需求，其斷裂原因?yàn)檫\(yùn)行中應(yīng)力集中造成。為了有效解決螺栓斷裂問(wèn)題，螺栓供應(yīng)商與需方改變?cè)O(shè)計(jì)，采用特質(zhì)的受拉螺母結(jié)構(gòu)以保證螺栓的預(yù)緊力要求并增強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度從而確保機(jī)組的安全運(yùn)行。