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技術(shù)文章

高強螺栓軸力檢測的三種方法介紹

閱讀:2717          發(fā)布時間:2020-3-2

1、概述

     高強度螺栓進(jìn)行連接,由于受機件或裝備螺栓質(zhì)量和安裝方面的影響,設(shè)備事故常有發(fā)生。其中,螺栓預(yù)緊力不足,造成螺栓松動,機件或裝備運行振動過大,螺栓在長期服役下,剪切斷裂,zui終造成重大事故的比例較大。究其原因,首先,是螺栓本身質(zhì)量不過關(guān),設(shè)計制造過程中出現(xiàn)問題;其次,就是在安裝及維護(hù)過程中螺栓預(yù)緊力不足,運行過程中振動造成的。

  在螺栓斷裂失效的案例中,通過檢查螺栓化學(xué)成分、力學(xué)性能、金相組織等,發(fā)現(xiàn)各項指標(biāo)基本合格,這就排除了螺栓的質(zhì)量問題。排除了安裝現(xiàn)場特殊工況條件,螺栓失效的焦點就落在了安裝施工和調(diào)試檢修方面。

  在安裝過程中,如果螺栓預(yù)載荷超過了范圍上限,螺栓會發(fā)生塑性變形,甚至被拉斷;如果螺栓預(yù)載荷小于范圍下限,兩連接部件中間會產(chǎn)生縫隙,在運行過程中,特別是惡劣工況時,機件的應(yīng)力比正常時增加約95%,造成螺栓發(fā)生脆性斷裂。

  螺栓的緊固程度,直接關(guān)系著機件或裝備的使用壽命。針對螺栓現(xiàn)狀,必須對已安裝的螺栓進(jìn)行軸力檢測;且勞動強度大、預(yù)緊力測量的誤差等原因,造成螺栓發(fā)生事故。

2、軸力檢測的幾種方法

     如今開始嘗試應(yīng)用一些新的方法來進(jìn)行高強螺栓軸力的檢測,以保證安裝的質(zhì)量,下面簡述三種新的檢測方法。

2.1標(biāo)定法

  現(xiàn)通常所說的拉力標(biāo)定器就是軸力計。為了保證高強度螺栓連接副的安裝質(zhì)量,在安裝現(xiàn)場用于檢測軸力的移動式軸力計,由輪輻式壓力傳感器和與之配套的數(shù)字顯示儀表組成。

移動式軸力計主要適用于安裝現(xiàn)場,通過與現(xiàn)場施工的力矩施加工具進(jìn)行施擰后的預(yù)緊力對比,以便及時修正現(xiàn)場施擰扭矩。通過移動式的軸力計對現(xiàn)場施擰工具的標(biāo)定校驗,為現(xiàn)場施工質(zhì)量提供了一定的質(zhì)量保障。

2.2應(yīng)變法

  將應(yīng)變片貼在被測定物上,使其隨著被測定物的應(yīng)變一起伸縮,這樣里面的金屬箔材就隨著應(yīng)變伸長或縮短。很多金屬在機械性地伸長或縮短時電阻會隨之變化。應(yīng)變片就是應(yīng)用這個原理,通過測量電阻的變化而對應(yīng)變進(jìn)行測定。

  應(yīng)變法是利用應(yīng)變片組成惠斯通電橋的工作原理,然后對其進(jìn)行封裝,形成螺栓軸力傳感器裝置,然后將傳感器安裝在螺栓和被連接件的中間,在螺栓和傳感器中間放置墊片使傳感器受力均勻。由于傳感器受到螺栓預(yù)緊力的壓擠作用,使得傳感器內(nèi)部的應(yīng)變片發(fā)生變化,而產(chǎn)生位移應(yīng)變。通過上述原理法來測得應(yīng)變,再由應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系從而計算出預(yù)緊力。

2.3 超聲波測量法

  人們在理論上對聲波與應(yīng)力關(guān)系進(jìn)行研究探索多年,進(jìn)入21世紀(jì),市場上已有了螺栓應(yīng)力*。由于超聲波應(yīng)力測量方法可直接測量,且精度高,測量簡便,尤其是可以在役狀態(tài)的螺栓進(jìn)行定期跟蹤檢測,所以發(fā)展較快。

  超聲應(yīng)力檢測法的計算原理,首先測量有應(yīng)力狀態(tài)下和無應(yīng)力狀態(tài)下超聲波傳導(dǎo)來回需要的聲時;再用扭矩機、拉伸機分別與超聲應(yīng)力儀對比,量儀得出的結(jié)果很好,誤差極小。

超聲波應(yīng)力測量儀可以進(jìn)行螺栓安裝過程中的檢測和對現(xiàn)行服役螺栓軸力的檢測、螺栓在役檢測,可以隨時監(jiān)測機件運行的螺栓預(yù)緊力,起到保護(hù)裝備或車輛安全運行的重要作用。

  總之,標(biāo)定法適用范圍僅僅在安裝過程中;超聲測量法適用在役螺栓軸力的檢測;應(yīng)變法適用于在螺栓在安裝時預(yù)設(shè),在運行過程中,可以進(jìn)行在線監(jiān)測或隨時停機檢測。三種方法各有適用之處,需要工程技術(shù)人員通盤考慮,設(shè)計選擇可靠的方法進(jìn)行才行。

 

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