Ми підсвідомо думаємо, що чим вища міцність болта, тим менше шансів, що він зламається. Однак це не так-навпаки,високоміцні-болтиламаються частіше, ніж звичайні болти, і за цим явищем криється основна логіка.
По-перше, нам потрібно прояснити ключовий принцип: чим вища міцність болта, тим вище його твердість (вони позитивно корелюють); при цьому чим вища твердість, тим гірша в'язкість (вони негативно корелюють). Це означає, що високо{1}}болти мають низьке подовження. Якщо напруга перевищує межу, вони безпосередньо зазнають крихкого руйнування, замість того, щоб спочатку значно деформуватися, як звичайні болти, перш ніж вийти з ладу. Що ще важливіше, високо-болти використовуються у сценаріях високого-навантаження та розроблені відповідно до діапазону їх механічних властивостей. Якщо фактичне напруження перевищує межу через неправильну експлуатацію або ненормальні умови роботи, ймовірно, станеться руйнування. Для середовищ із низьким-навантаженням можна використовувати звичайні болти, щоб контролювати витрати, тому немає потреби у-високоміцних болтах-, що є основною причиною-частішого руйнування високоміцних болтів.
Конкретні причини-руйнування високоміцного болта в основному включають такі категорії:
1. Перевантаження вузла
Суть закріплення високоміцних-болтів полягає в тому, щоб забезпечити розтягування болта шляхом затягування гайки для створення зазначеного попереднього натягу (сила блокування), а не «обертання та натискання різьби на кінці болта». Його крутний момент затягування має чіткі стандартні параметри, які зазвичай контролюються на рівні приблизно 75% межі текучості матеріалу болта-цей крутний момент може спричинити легку пружну деформацію болта, а зворотне натягнення, створене деформацією, є попереднім натягом. Якщо момент затягування перевищує стандартний діапазон, болт витримуватиме надмірне навантаження на розтяг, що безпосередньо спричинить руйнування через навантаження.
Контроль крутного моменту затягування вимагає трьох умов: розумного -проектування процесу встановлення на місці, точних інструментів для встановлення (наприклад, динамометричних ключів, мультиплікаторів крутного моменту) та операторів, які пройшли формальне навчання перед тим, як приступити до виконання обов’язків (вони повинні вміти точно читати та встановлювати параметри інструменту). Слід зазначити, що динамометричні ключі різного рівня точності мають різні допуски, зазвичай ±4%10% (а не 20%). Лише якщо такі умови, як джерело живлення та тиск повітря, стабільні, а інструмент знаходиться в межах терміну дії калібрування, допуск не спричинить ризику перелому; якщо допуск перевищує діапазон, ймовірно, виникне неправильний крутний момент.
2. Злам, викликаний коливаннями коефіцієнта тертя
Колиболт і гайканитки зачеплюються, коефіцієнт тертя впливатиме на фактичне попереднє натяг-навіть якщо встановлено той самий крутний момент, коливання коефіцієнта тертя спричинять розкид попереднього натягу. Якщо коефіцієнт тертя враховується неповністю і покладаються лише на параметри крутного моменту, ймовірно, виникне недостатнє попереднє навантаження або перевантаження: коли коефіцієнт тертя занадто великий, попереднє навантаження є занадто малим при тому самому крутному моменті (що може призвести до ослаблення); коли коефіцієнт тертя занадто малий, попереднє навантаження занадто велике за того самого крутного моменту (що може спричинити руйнування).
У промислових сценаріях поширеною причиною зниження коефіцієнта тертя є несанкціоноване мастило: деякі заводи наносять тальк, звичайне мастило тощо на різьбу болтів для зручності монтажу. Незважаючи на те, що це може зменшити тертя та полегшити загвинчування, це значно зменшить коефіцієнт тертя, що призведе до того, що попереднє натяг значно перевищує стандартне за того самого крутного моменту, що зрештою призведе до руйнування. Правильний підхід полягає у використанні спеціалізованих протизадирних складів (які мають відповідати матеріалу болта) замість випадкових мастил.
3. Втомний перелом
Втомний руйнування є найбільш прихованим способом руйнування високоміцних-болтів-перед руйнуванням немає явних ознак, і воно може статися раптово під час статичних або робочих умов. Більше того, місце розлому здебільшого зосереджено в зонах концентрації напруги, таких як перехідний кут між головкою та хвостовиком і корінь різьби.
Основною причиною цього типу руйнування є «використання за межею втоми»: хоча-високоміцні болти мають високу додану цінність, деякі підприємства використовуватимуть їх безкінечно, щоб заощадити кошти. Коли кількість використань або змінне навантаження перевищує їх межу втоми, усередині болта поступово утворюються мікротріщини, що зрештою призводить до втомного руйнування. Тому дуже необхідно проводити комплексні регулярні перевірки високо-болтів (наприклад, магнітно-порошкова перевірка, ультразвукове випробування), а не «рідко необхідно».
4. Злам внаслідок недостатнього затягування
Здається, що «не повністю затягнуті» болти не витримають навантаження, але насправді злам може бути спричинений зазором, який утворюється в результаті ослаблення. Наприклад: коли дві бурильні труби з’єднані високо{1}}міцними болтами для буріння вниз на землі, якщо болти не повністю затягнуті, буде великий зазор. Коли високий крутний момент буріння передається через бурильні труби, зазор спричиняє додаткову силу зрізу та змінну силу удару на болти-ці сили значно перевищують проектний діапазон опориболти, що зрештою призводить до перелому. По суті, недостатньо затягнутий болт зміниться з «розтягуючого елемента» на «зсувний і ударний елемент», вийде з ладу, оскільки він перевищує-тип навантаження.
5. Злам, спричинений проблемами якості
Неякісні матеріали або процеси термічної обробки є набутими проблемами якості та прямими причинами руйнування:
Неякісні матеріали: використання марок сталі, які не відповідають вимогам (наприклад, заміна легованої конструкційної сталі звичайною вуглецевою сталлю), або матеріали мають властиві дефекти, такі як домішки та тріщини;
Нестандартні процеси термічної обробки: відхилення в таких параметрах, як температура загартування та час відпустки, призведуть до некваліфікованих механічних властивостей болтів (таких як висока твердість, але надзвичайно низька в’язкість).
Такі проблеми можна повністю вирішити шляхом суворого контролю за закупівлею матеріалів (перевірка сертифікатів на матеріали), виробничих процесів (моніторинг процесів термічної обробки) та інспекцій заводу (тестування механічних властивостей).
