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高强度螺栓连接基础知识(二)
发布时间:2025-06-11 10:15

螺栓应力腐蚀断裂是一种常见的工程问题,特别是在石油化工等行业中。以下是关于螺栓应力腐蚀断裂的一些详细信息:

在处理螺栓连接节点时,常见问题之一是腐蚀。腐蚀会对螺栓的预拉力稳定性产生负面影响,甚至导致螺栓断裂。腐蚀还会加速螺纹破损和疲劳等力学破坏,甚至诱发破坏。

金属在承受拉应力时倾向于成为阳极,导致螺栓内裂纹尖端成为阳极。在拉力作用下,裂纹尖端会消耗能量,若有电解液存在,则形成小电池,进一步加速裂纹扩展,最终导致螺栓断裂。

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一、应力腐蚀的条件

应力腐蚀所需要的基本条件有三个:

1.敏感的金属材料

2.足够的拉伸应力

3.特定的腐蚀性环境

(一)不是所有的金属或合金都容易发生应力腐蚀,只有特定的材料对应力腐蚀敏感。特定的腐蚀性环境是应力腐蚀发生的必要条件之一。(二)这个应力可以是外加应力,也可以是焊接、冷加工或热处理产生的残留拉应力。(三)这些环境可以是液体、气体或介质中的污染物,它们能够与金属或合金发生腐蚀反应。通常认为静态拉应力是导致应力腐蚀开裂的必要条件。

应力水平超过一个门槛值的影响更为明显。荷载超过一定数值后,荷载(可以理解为预拉力)越高,螺栓的寿命会越短。而如果低于某一值,则螺栓的寿命基本是无限长的。这个荷载定义了那种环境下这种材料的应力水平门槛值。

二、影响应力腐蚀断裂的因素

1材料成分

材料的组织结构也对其应力腐蚀敏感性有显著影响。例如,碳钢的冷变形度越大,越耐应力腐蚀。铁素体-奥氏体双相不锈钢对含Cl⁻溶液有较高的耐应力腐蚀能力。一般来说,体心立方点阵比面心立方点阵不锈钢更耐应力腐蚀。

2)环境因素

但这又不是一个单一材料特性,因此没有单一的应力水平门槛值。这些取值很大程度上取决于环境。但非常不走运的是,很多腐蚀环境的相关数据都是空白。

3)螺纹成型方式

螺纹成型的方式也会影响螺栓对应力腐蚀断裂的抗力。热处理后热轧螺纹的抗力要明显高于热处理前的热轧螺纹。这跟氢脆的问题一样,其实也有人认为氢脆是应力腐蚀的一种。

(4温度因素

温度对应力腐蚀的影响较为复杂。一般而言,温度越高越容易产生应力腐蚀。然而,不同材料-介质体系的温度影响各异。例如,奥氏体不锈钢在含Cl⁻水中,当温度低于90℃时,很长时间内不产生应力腐蚀。

(5螺栓直径和螺距

一种给定材料的大直径螺栓,相比于小直径螺栓有着更低的门槛应力水平,直到一点。基于相同的原因,有精制螺纹的螺栓对应力腐蚀断裂敏感度较粗制螺纹的螺栓更低。

三、避免应力腐蚀断裂

为避免应力腐蚀断裂破坏,我们需要找到一种方法来消除或者减小三个基本条件中的一个:

(1)合理选择材料,选用耐应力腐蚀的材料。

2)减少或消除残余拉应力,包括设计优化和热处理。

3改善介质条件,包括去除有害离子和添加缓蚀剂。

公司简介


河北国鼎信检测技术服务有限公司始建于2007年,现实验面积3000平方米(正在筹建10000平实验室,总投资3.8亿,预计2025年6月份投入使用)。

公司具备国家实验室认可(CNAS)和河北省检验检测机构资质认定(CMA)资质的第三方检验检测机构,出具的检测报告可加盖“CNAS”、“CMA”印章以及国际互认标志,全球50多个国家地区、60个机构承认,在国际上得到一致认可。

公司获得国家中小企业公共服务示范平台、河北省中小企业公共服务示范平台、河北省科技型中小企业等荣誉及国家级专利10项。

公司与精研紧固件和轴承高端技术的上海大学高端装备基础件材料研究院等专业院校合作。拥有十年以上检测经验的中高级工程师为主的资深技术团队,检测技术雄厚。配备先进检测设备:美国力可红外碳硫分析仪、美国力可氧氮氢分析仪、瑞士直读光谱分析仪、德国莱卡倒置、正置显微镜、美特斯万能试验机、顶锻试验机、全自动冲击试验机、布氏硬度计、洛氏硬度计、全自动弯曲试验机、自动低倍中和酸洗柜、盐雾试验机等先进检测设备100余台套,充分保障检测结果的及时性、准确性。

公司可开展紧固件系列产品、大型工程钢结构件、铁磁材料、金属材料和金属制品、钢铁与合金、耐火材料、矿石矿物、铁合金、煤炭等检测,同时提供技术咨询,职业技能培训、产品质量异议失效分析等相关技术服务。