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。在對螺栓進行現(xiàn)場安裝及后期的技術(shù)維護過程中，需要按照規(guī)定的力矩值進行操作，防止出現(xiàn)力矩過大或者力矩不足等問題。預(yù)緊力過大，可能造成螺栓拉伸應(yīng)力超過螺栓材料屈服強度極限，而產(chǎn)生塑性變形，甚至斷裂。預(yù)緊力過小，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)生相對運動，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。螺栓松動也會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度螺栓斷裂的主要表現(xiàn)有：

1 安裝高強度螺栓時未按要求進行“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)力幅值過大，最后導(dǎo)致螺栓斷裂；

2 高強度螺栓因預(yù)緊力過大產(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 高強度螺栓預(yù)緊力不足造成螺栓松動，造成法蘭面孔徑與螺栓桿干涉。

例如某機組連接螺栓存在斷裂問題，其中部分機組螺栓存在反復(fù)斷裂現(xiàn)象。初期螺栓供應(yīng)商通過更換加厚墊圈的形式減少螺栓斷裂問題的出現(xiàn)。雖然墊圈加厚對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題。根據(jù)其斷裂螺栓失效報告螺栓的化學(xué)成分分析，拉伸性能試驗、沖擊韌性試驗、硬度試驗和金相檢驗結(jié)果均符合GB/T3098.1-2010要求。

因此可以判斷螺栓的設(shè)計與材料等方面滿足現(xiàn)場工況需求，其斷裂原因為運行中應(yīng)力集中造成。為了有效解決螺栓斷裂問題，螺栓供應(yīng)商與需方改變設(shè)計，采用特質(zhì)的受拉螺母結(jié)構(gòu)以保證螺栓的預(yù)緊力要求并增強螺栓的強度從而確保機組的安全運行。