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高压螺栓重复使用,预紧力会因为塑性伸长而失真

作者:云获客 来源: 技术分享 3 次浏览

高压螺栓拧紧时往往已有少量塑性伸长,卸下后长度回不去。再次按原来的力矩或转角使用,夹紧力对不上,预紧就会失真。

高压螺栓重复使用,预紧力会因为塑性伸长而失真

高压螺栓的预紧要把垫片压到足够的比压,拧紧应力常常高到接近材料的屈服。超过弹性极限的那一部分伸长卸力后不会缩回去,螺栓比原来长,这就是塑性伸长。长度变了,螺纹的受力和再次屈服的起点都变了。同一颗螺栓第二次再按第一次的力矩或转角去拧,得到的夹紧力不再是设计值。自由长度变了以后,再按第一次的拧法加载,夹紧力就不会落在原来的数值上。

弹性伸长像弹簧,卸掉拉力就恢复原长,力矩和夹紧力的关系还能用。塑性伸长是弹簧被拉过了头,自由长度已经改变。再次拧紧时,螺栓更早进入屈服,扳手力矩看上去到了,实际夹紧力偏小。若为了补上夹紧力继续加力,缩颈的风险比新螺栓大。预紧失真指的就是这个力矩和夹紧力不再对应。扳手力矩到了而垫片比压不够,就是塑性伸长以后预紧失真的直接表现。

塑性伸长怎样让预紧失真

螺栓被拉长以后,旋合螺纹的受力分布也变了,牙侧可能已经有局部塑性变形。再次加载时,这些牙先贴实,力矩消耗在牙的继续变形上,垫片得到的压力上升变慢。用转角法时,同样的转角走在已经拉长的螺栓上,增加的拉力小于新螺栓。用力矩法时,屈服提前使力矩涨得快,操作者以为已经很紧,垫片比压却不够。转角走完以后拉力升不上去,是因为一部分转角消耗在已经屈服的材料上。

测量自由长度并与同批未用过的螺栓比较,能看出残余伸长。能对上原编号的,还可以和第一次安装前的长度比。伸长已经能够量出来的螺栓,不宜再按原预紧值使用。只看螺纹还能拧动,看不出长度变化,就会把塑性伸长漏掉。螺杆中部变细,是伸长已经比较严重的标志。螺杆中部量得到变细时,说明伸长已经不是轻微的残余变形。

和摩擦系数变化怎样分开

螺纹或螺母支承面上的摩擦系数变了,同样会使力矩和夹紧力对不上。润滑从干摩擦改成涂抹油脂,同样力矩下夹紧力变大;牙侧拉毛以后摩擦力变大,力矩到了夹紧力仍然小。这两种情况螺栓自由长度不变,卸下后与新螺栓一样长。塑性伸长的螺栓长度回不去,牙侧可以仍然光滑。先量长度,再谈润滑。牙侧仍然光滑而长度变了,就可以把摩擦变化先放到后面。

垫片蠕变或松弛也会让运行一段时间后的夹紧力下降。螺栓若仍在弹性范围,卸下后长度恢复,重新按规定拧紧还能暂时恢复比压。塑性伸长的螺栓长度恢复不了,重新拧紧只是在更长的螺栓上再次加载,关系仍然是歪的。热态下垫片变软导致的失压,冷下来把螺栓卸下量长度,可以和塑性伸长分开。冷态卸下后长度能回到和新螺栓一样,失压就来自垫片,不是螺栓被拉长。

咬死或螺纹损伤使扳手力矩很高,螺栓却没有真正拉长,夹紧力很小。拆开能看到牙侧撕裂,长度不一定增加。塑性伸长的牙侧较完整,长度增加,力矩不一定异常地高。力矩异常高先查牙侧和润滑,长度变长先查是否已经屈服过。松的方向仍能退出,说明牙没有焊住,只是被压坏了牙型。

有的螺栓设计时就允许拧到屈服,但那是一次性的,用过以后必须更换,不能重复。把这种螺栓收回清洗再装,第二次的屈服点更低,预紧更不可信。允许重复使用的螺栓,预紧应力应留在弹性范围内,拆下后长度应与新件一致。长度已经变化,就超出了允许重复的范围。允许重复使用的前提是拆下来长度不变,长度一变就应退出重复使用。

成组螺栓里只有几根重复使用、几根是新的,同样的力矩会得到不同的夹紧力,垫片比压不均匀。旧螺栓那一侧先松,新螺栓那一侧过载。高压法兰上应成组更换已经伸长的螺栓,不要混用。混用以后再怎么对称拧紧,长度不同的螺栓也不会同时到达同样的拉力。同一法兰上新旧螺栓混装,对称拧紧也得不到均匀的垫片比压。

自由长度已大于同批新螺栓、中部有变细,预紧不能再按原力矩信任。长度没变、只是力矩突然变大或变小,去查润滑和牙侧是否拉毛。卸下后长度能恢复,去查垫片松弛。三组现象对应三种原因,重复使用的失真必须由残余伸长来证明。残余伸长要靠和同批新螺栓比长度来证明,不能只凭这颗螺栓已经用过一次。