高强螺栓容易发生螺纹失效的原因主要包括以下几个方面:
材料问题:高强螺栓所选用的材料若存在杂质含量超标、内部组织结构不均匀等问题,会严重削弱螺栓的强度。例如,钢材中残留过多氧元素形成氧化物夹杂,在承受拧紧力时,这些夹杂部位极易产生应力集中,成为裂纹萌生的源头,最终导致螺栓断裂失效1。
尺寸精度不足:高强螺栓的螺纹尺寸、直径、长度等关键尺寸加工误差过大,会直接影响拧紧效果。如螺纹螺距误差,当与螺母配合时,要么拧入困难,强行拧紧易造成螺纹损伤;要么配合过松,拧紧后无法提供足够的夹紧力,在工作过程中容易松动1。
拧紧工艺不合理:拧紧扭矩不准确或拧紧顺序错误都会导致高强螺栓螺纹失效。扭矩过小,无法使螺栓达到所需预紧力,连接件之间的摩擦力不足,在振动、冲击等工况下,螺栓极易松动。而拧紧顺序错误会导致受力不均,使个别螺栓承受过大载荷而失效1。
使用环境因素:处于振动频繁的工作环境,如工业压缩机、工程机械等设备中的螺栓,长时间受到交变载荷作用,振动会逐渐削弱螺栓的预紧力,使连接件之间产生微小滑移,随着时间推移,螺栓松动加剧,最终无法有效连接。此外,温度变化也会对高强螺栓造成影响,当螺栓所处环境温度波动较大时,螺栓和被连接件会因热胀冷缩系数不同而产生附加应力,可能导致疲劳裂纹,进而导致失效1。
其他因素:过载、疲劳、腐蚀和氢脆等也是导致高强螺栓失效的重要原因。例如,化学分解、不同金属接触引起的电化学腐蚀、应力腐蚀开裂等都会造成螺栓失效。高强钢紧固件非常容易受氢脆的影响,材料中产生的氢原子在载荷作用下迁移到应力最大的位置处,并在晶界之间发生沉淀,使得紧固件发生断裂2。
综上所述,高强螺栓容易发生螺纹失效是由材料、制造工艺、安装施工以及使用环境等多种因素共同作用的结果。为了减少螺栓的螺纹失效,需要从原材料控制、加工精度提升、拧紧工艺优化以及适应使用环境等方面进行全面的质量管理