緊固件失效分析預(yù)防策略

緊固件的失效造成機械設(shè)備事故的危害可能很嚴重, 因此，對緊固件的失效應(yīng)引起高度重視，研究如何提高緊固件的失效抗力并采取如下預(yù)防技術(shù)措施。

(1) 加強原材料表面缺陷檢查

螺栓的表面缺陷指表面裂紋、折疊、碰傷、壓坑、皺紋、拉痕、發(fā)紋、麻點等，以表面裂紋、折疊、拉痕等危害最常見，原材料表面缺陷超過標準時不投產(chǎn)。表面缺陷檢查采用磁力探傷或熒光探傷，缺陷的深度采用金相顯微鏡檢查判定。

(2) 加強原材料內(nèi)部顯微缺陷檢查

原材料內(nèi)部缺陷指偏析、白點、夾雜、氣泡、空洞、針孔、疏松、縮孔、內(nèi)裂紋、脫碳、晶粒粗大。加強原材料入廠復(fù)驗；發(fā)現(xiàn)原材料殘余縮孔缺陷，采用金相法200﹪挑選，不合格的材料不入庫、不流入生產(chǎn)現(xiàn)場。

對緊固件材料實行合格定點廠家供應(yīng)。

(3) 預(yù)防鐓鍛缺陷

熱鐓成形解決了高溫合金變形抗力大的問題，但要注意熱影響區(qū)難控制的問題，例如GH159合金是一種特殊冷變形強化高溫合金，不能因頭部熱鐓成形使桿部強度降低，因此，必須控制加熱毛坯的長度，使螺栓加熱部分正好是頭部變形部分，成形后, 桿部不受熱影響。

嚴格控制鐓鍛加熱溫度，加強鐓鍛工序檢查。

(4) 預(yù)防熱處理脫碳

防止熱處理脫碳，鹽爐及時脫氧，電爐或連續(xù)網(wǎng)帶爐熱處理的保護氣體達到工藝文件要求。

(5) 嚴格按照熱處理工藝進行操作

在熱處理過程中，要嚴格按照熱處理工藝進行操作，冷卻介質(zhì)要符合工藝要求，對淬火油要定期送檢。淬火和回火溫度和時間一定要控制在工藝參數(shù)范圍內(nèi)，加強工序檢查和成品入庫前的硬度、強度檢查。

結(jié)構(gòu)鋼緊固件淬火冷卻，應(yīng)采用合適的淬火油，防止淬火油有水，造成淬火裂紋。

防止結(jié)構(gòu)鋼、馬氏體不銹鋼、高溫合金緊固件熱處理的淬火加熱溫度過高，產(chǎn)生過熱；防止淬火溫度低，造成組織轉(zhuǎn)變不充分，硬度低。

高溫合金緊固件采用真空熱處理。不能采用真空熱處理時，加強不銹鋼、高溫合金淬火或固溶處理加熱過程的保護氣體檢查，并把表面氧化檢查納入工藝文件。

(6) 及時除氫預(yù)防氫脆

高強度緊固件的強度愈高,氫脆斷裂敏感性愈強。高強度緊固件在電鍍和酸洗過程后及時除氫處理很重要，原除氫工藝規(guī)定電鍍鋅件在180℃保溫1～~4小時進行除氫處理。文獻提示除氫時間1～4小時顯然已經(jīng)不夠，建議除氫工藝應(yīng)為180℃溫度保溫4～8小時較合理。

對抗拉強度大于1000MPa的高等級緊固件，應(yīng)盡量不采用鍍鋅。如果采用了鍍鋅, 應(yīng)在電鍍前增加去應(yīng)力回火，鍍后及時除氫。

緊固件強度級別越高，除氫時間越長。

(7) 增加晶粒度檢查

高溫合金緊固件的晶粒粗大是一個質(zhì)量隱患，把晶粒度檢查，納入工藝文件，防止有粗大晶粒的緊固件流入裝配現(xiàn)場。

(8) 保證螺紋精度

外螺紋一般都是滾壓而成，滾壓螺紋的精度是由滾壓前的光桿部分的直徑和滾壓工具的精度決定的，緊固件螺紋滾壓工具應(yīng)合格，應(yīng)由專業(yè)廠生產(chǎn)。

(9) 檢測工具按期送檢

   生產(chǎn)現(xiàn)場的檢測工具應(yīng)在有效期內(nèi)。千分尺、環(huán)規(guī)、塞規(guī)等都會磨損，磨損的檢測工具造成產(chǎn)品尺寸超差，現(xiàn)場檢測工具應(yīng)按檢定周期進行檢定。

(10) 采取必要措施預(yù)防疲勞斷裂

疲勞斷裂指緊固件在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的突然斷裂，斷裂源容易發(fā)生在應(yīng)力集中處，通常為截面收縮圓角處或表面損傷處。預(yù)防措施如下：

A 螺紋采用滾壓，滾壓螺紋采用MJ螺紋，改變緊固件螺紋牙底的形狀，使螺紋牙底成為具有更大圓角半徑。

B. 螺栓經(jīng)淬回火后進行滾壓螺紋增加螺紋處表面壓應(yīng)力，提高疲勞強度。

C. 高強度螺栓(釘)采用冷鐓、熱鐓成形頭部， 以提高螺栓的連接強度，控制頭部鐓制流線，使頭部金屬流線沿螺栓頭部外形連續(xù)分布，不切斷。合格的金屬流線，可提高緊固件的疲勞強度。

D. 螺栓頭下圓角處進行冷滾壓，提高頭桿連接處的疲勞強度。

E. 緊固件經(jīng)過磨削、熱處理、校正等工藝后，及時進行去應(yīng)力回火。

F. 采用噴丸強化，使殘余拉應(yīng)力變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力。

G. 防止緊固件表面損傷。

(11) 加強關(guān)鍵、重要緊固件的檢查和試驗

關(guān)鍵、重要的緊固件需要進行嚴格的宏觀和微觀組織檢查和試驗，除表面質(zhì)量、外形尺寸、螺紋精度、硬度檢查外，還要進行金相組織、力學(xué)性能、無損檢測(磁力或熒光檢測)等檢查和試驗。

高溫合金螺栓試驗內(nèi)容多，需要進行頭部金屬流線、表面氧化、晶粒度、過熱、過燒、螺紋折迭，以及室溫和高溫力學(xué)性能等試驗。

高溫合金、鈦合金自鎖螺母除金相組織檢查外，還需要進行室溫15次擰入擰出耐久試驗、加溫加載后室溫下的耐久試驗。永久變形鎖緊試驗、軸向載荷、振動、扳擰等試驗。

(12) 防止裝配扭力過大

在裝配現(xiàn)場發(fā)生的螺栓斷裂現(xiàn)象，除螺栓存在質(zhì)量問題以外，裝配扭力過大是造成螺栓斷裂的原因。現(xiàn)場采用帶扭矩值的扭力搬手，裝配時按規(guī)定的扭矩值操作，控制裝配應(yīng)力不大于設(shè)計允許的預(yù)緊力，防止裝配扭力過大。