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螺栓失效形式較多，而且大多失效都與安裝施工有關(guān)，但目前常見(jiàn)的失效分析，都是將失效螺栓送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，僅以螺栓本身檢測(cè)分析為主，往往不去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，忽略了現(xiàn)場(chǎng)安裝施工。那么跟著小編一起來(lái)看看螺栓失效的原因以及我們應(yīng)該如何預(yù)防呢？

1掉頭

掉頭，是螺栓失效的常見(jiàn)形式，也是一種比較嚴(yán)重的失效形式。根據(jù)螺栓掉頭最根本的原因，主要從頭桿結(jié)合處應(yīng)力集中、墊圈面邊沿應(yīng)力集中、鍛造裂紋、氫脆斷裂、設(shè)計(jì)與選材5個(gè)方面分析。

頭桿結(jié)合處應(yīng)力集中

（1）失效案例。圖 1、圖 2 是淬火裂紋導(dǎo)致螺栓掉頭最典型的案例，圖中斷口黑色區(qū)域就是明顯的淬火裂紋特征。

（2）原因分析。高強(qiáng)度螺栓在淬火冷卻時(shí)，鋼中的奧氏體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)變，體積增大，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力由內(nèi)向外膨脹，當(dāng)螺栓截面存在面積急劇變化的尖角時(shí)，便會(huì)在應(yīng)力釋放過(guò)程中，尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，而當(dāng)尖角處的應(yīng)力集中大于表面淬火狀態(tài)的馬氏體強(qiáng)度時(shí)，便出現(xiàn)開裂。造成圖 1、圖 2 螺栓掉頭的根本原因是螺栓頭下圓弧 r 太小或不規(guī)范，在淬火過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而形成淬火裂紋。

（3）預(yù)防措施。對(duì)于高強(qiáng)度螺栓來(lái)說(shuō)，頭下圓弧 r 十分重要，1976 版國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 30—76）規(guī)定 r 為具體值，但從 1986 版開始，螺栓國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定頭下圓弧 r 為最小值。

對(duì)應(yīng)于螺栓頭下圓弧 r，不論是冷鐓還是熱鍛，在螺栓實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中重點(diǎn)控制的應(yīng)該是螺栓鐓鍛用下模的 r，一是有意識(shí)加大 r 值，二是保證 r 圓弧過(guò)渡規(guī)范，而且在模具加工過(guò)程中絕對(duì)不能出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象（如圖 3）。

墊圈面邊沿應(yīng)力集中

（1）失效案例。圖 4 中，黑色區(qū)域?yàn)樵即慊鹆鸭y，灰色區(qū)域?yàn)槭芰蠖伍_裂。

（2）原因分析。將該類問(wèn)題螺栓六角頭縱向剖開，剖面如圖 5所示，在六角頭墊圈面邊沿的 A、B 處有明顯的裂紋，說(shuō)明螺栓六角頭墊圈面邊沿存在應(yīng)力集中，在淬火時(shí)形成裂紋，這種裂紋最終將導(dǎo)致螺栓掉頭。

裂紋的金相組織形貌如圖6；磁粉探傷照片如圖 7，標(biāo)識(shí)圈內(nèi)所示墊圈面邊沿有明顯的磁粉堆積。

（3）預(yù)防措施。如圖 3 （同上）所示，該類失效的有效控制措施就是適當(dāng)加大并規(guī)范熱鍛下模 R0.5 圓弧過(guò)渡及圖中R0.2與R0.5之間的斜度。

該類失效在 M56 及以上大直徑規(guī)格螺栓生產(chǎn)中容易發(fā)生，對(duì)小規(guī)格螺栓，由于墊圈面高度較小（即圖 3 中的尺寸C）不容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此很少發(fā)生。

為避免上述兩類失效形式，熱處理后進(jìn)行 100%磁粉探傷是必不可少的，因?yàn)樵诼菟ㄉa(chǎn)過(guò)程中，裂紋不可能絕對(duì)避免。

鍛造裂紋

（1）失效案例。失效案例如圖 8 所示，該案例螺栓斷口沒(méi)有明顯的淬火裂紋特征。

（2）原因分析。通過(guò)宏觀、金相、力學(xué)性能、斷口、能譜等綜合檢測(cè)分析，認(rèn)為該案例失效原因是：螺栓加熱時(shí)未熱透，鍛造過(guò)程中變形抗力與變形速率不匹配，在六角頭芯部形成裂紋，且裂紋經(jīng)調(diào)質(zhì)處理和使用過(guò)程中進(jìn)一步擴(kuò)展，最終斷裂。斷口宏觀形貌如圖 9。

（3）預(yù)防措施。該案例主要發(fā)生在大直徑螺栓上，預(yù)防措施與控制辦法是采用紅外線自動(dòng)控溫技術(shù)，在保證不發(fā)生過(guò)熱、過(guò)燒的前提下使棒料加熱充分而且均勻，特別要加強(qiáng)對(duì)加熱棒料的首件進(jìn)行有效控制。

氫脆斷裂

（1）失效案例。失效案例如圖10所示。該螺栓直徑規(guī)格為M36，性能等級(jí)為8.8級(jí)，材質(zhì)為 42CrMo，表面處理為鍍鋅，斷裂發(fā)生在安裝后。

（2）原因分析。宏、微觀形貌。螺栓斷口宏觀形貌如圖11，斷口源區(qū) （A 區(qū)）的宏、微觀形貌如圖12。

脫碳試驗(yàn)。按照GB/T 3098.1-2010，對(duì)螺紋部分進(jìn)行金相法脫碳試驗(yàn)，在距離螺桿末端1d處沿軸心線取縱截面試樣，磨光、拋光及腐蝕后觀察，形貌見(jiàn)圖 13，表面存在不完全脫碳層，螺紋未脫碳層高度E值為1.411mm，高于標(biāo)準(zhǔn)要求的最低值 1.227mm。

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淺析螺栓失效的原因以及我們應(yīng)該如何預(yù)防