螺栓斷裂可能原因分析之預緊力不符合要求

預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。預緊力過大，可能造成螺栓拉伸應力超過螺栓材料屈服強度極限，而產生塑性變形，甚至斷裂。預緊力過小，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，使得螺栓連接副達不到設計要求的鎖緊功能，在服役載荷作用下，螺栓連接件之間產生相對運動，使螺栓承受額外彎矩、拉伸和剪切等復雜的交變載荷，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致螺栓應力幅值過大，最后導致螺栓斷裂；

2 高強度螺栓因預緊力過大產生縮頸，螺紋根部因應力集中產生裂紋，導致螺栓斷裂；

3 高強度螺栓預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斷裂現(xiàn)象。初期螺栓供應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。根據其斷裂螺栓失效報告螺栓的化學成分分析，拉伸性能試驗、沖擊韌性試驗、硬度試驗和金相檢驗結果均符合GB/T3098.1-2010要求。

因此可以判斷螺栓的設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力集中造成。為了有效解決螺栓斷裂問題，螺栓供應商與需方改變設計，采用特質的受拉螺母結構以保證螺栓的預緊力要求并增強螺栓的強度從而確保機組的安全運行。