不锈钢端板攻丝高强度螺栓连接抗拉承载力分析

下文对新型不锈钢端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接抗拉受力性能进行试验对比,并对不锈钢端板攻丝连接进行有限元分析,研究其破坏形态、受力机理和极限承载能力。分析结果表明:随着攻丝端板板厚的增加,连接件破坏形态由攻丝端板破坏转向螺栓第一排螺纹处拉断破坏,揭示了新型不锈钢端板攻丝连接形式的破坏机理,且攻丝连接件极限承载力达到了传统连接理论值,表明连接件的可靠。

基于折减因子的奥氏体不锈钢螺栓高温应力-应变模型

不锈钢螺栓具有显著的耐久性、延性和耐火性,因此它们被广泛地应用于栓接的半刚性节点中。不锈钢螺栓如同其基材(不锈钢棒材)一样,在常温和高温下都表现出平滑的非线性特征,并且它们的应力-应变曲线中没有明确定义的屈服点。这种材料行为可以用不同的材料模型来表征,其中最常用的是Ramberg-Osgood公式或其修订版。然而,在现存不锈钢的材料模型中,相关力学参数的预测公式并不适用于经受冷作硬化和冷铸工艺的奥氏体和双相体不锈钢螺栓。因此,本工作基于先前研究中高温下不锈钢螺栓的折减因子建立它们的非线性高温材料模型。倘若在五个常温力学参数(杨氏模量、比例极限、屈服强度、极限强度和极限应变)已知的情况下,基于高温折减公式计算某一温度下的五个力学参数,进而评估试验应力-应变曲线与预测曲线之间的相关性。这种预测方法表明预测曲线与试验曲线具有明显的一致性,说明基于折减因子所建立的高温材料模型具有准确的预测精度。因此,联合不锈钢螺栓的高温折减公式,基于常温下的五个力学参数就可以准确预测其在某一温度下的应力-应变曲线。

新型不锈钢螺栓连接件疲劳后力学性能退化研究

为探究装配式组合梁中新型不锈钢螺栓连接件疲劳后的力学性能,开展螺栓连接件疲劳后力学性能仿真方法研究。首先,基于当前螺栓连接件存在的问题与不足,设计了一种耐锈蚀、方便拆卸的新型螺栓连接件。其次,进行1组静载推出试验,4组不同疲劳加载次数后的静载推出试验,分析了试件破坏特征以及力学性能退化规律。最后,基于材料剩余强度理论,引入考虑疲劳损伤的混凝土和螺栓连接件的材料退化本构模型,建立不同疲劳加载次数后的螺栓连接件力学性能退化仿真计算流程,并对仿真结果进行了验证。结果表明:新型螺栓连接件疲劳加载270万次后剩余承载力退化了12.1%,且疲劳后破坏模式为螺栓剪断。采用的材料本构退化模型的仿真计算值与试验结果吻合较好,能够合理地反映螺栓在疲劳后的力学性能退化状况。

换热器小浮头不锈钢螺柱断裂分析和建议

某石化公司换热器小浮头湿硫化氢环境用S30408不锈钢螺柱,使用2年后大部分在螺杆中部断裂。成分分析发现螺柱材质不符合GB/T 1220—2007《不锈钢棒》标准要求,宏观检测发现螺柱表面有明显的坑状腐蚀痕迹。金相微观分析发现大量密集腐蚀麻坑,通过扫描电镜和能谱分析发现材料存在氧化性非金属夹杂物,晶界析出物已呈网状,说明螺柱材料存在严重的冶金缺陷。建议在湿硫化氢腐蚀环境中使用的紧固件采用耐硫化氢腐蚀的稀土钢09Cr2AlMoRE。

大规格螺栓与螺母紧固咬合情况检测装置研制与应用

针对水电厂中大规格不锈钢螺栓与螺母容易发生锁死或咬死的问题,设计、制造一套专用的检测装置,用于检测螺栓和螺母实际装配时螺栓伸长值,以判断咬合情况,筛查淘汰咬合螺栓。笔者介绍了该检测装置的技术要求、结构、使用方法和应用效果,分析应用过程中出现的问题并提出改进措施。该装置具有很好的推广价值,对涉及应用大型螺栓的行业和企业有一定的借鉴作用。

14Cr17Ni2不锈钢锥形螺栓断裂分析

某锥形螺栓在摇动时发生断裂,通过对断口进行宏观和微观观察,可知螺栓的断裂性质为沿晶脆断。根据金相组织和维氏硬度检测结果,判断该螺栓硬度偏硬与其组织中无铁素体有关,结合其能谱成分、断裂性质以及回火温度情况,推断该螺栓可能存在回火脆性,最终通过人为打断在570℃回火有铁素体和无铁素体的14Cr17Ni2不锈钢试样,证明无铁素体的试样在570℃回火后脆性更大,断口为沿晶脆断,而有铁素体的试样断口则以准解理为主,确定了锥形螺栓的断裂是因回火温度处于回火脆性区间及组织中无铁素体相互作用而产生的。

排气歧管紧固螺栓失效分析与设计改进

某发动机的排气歧管紧固螺栓在耐久试验中出现失效。本文采用不同试验手段,从产品性能、预紧力校核、装配工艺等角度,对失效件进行了详细分析,认定是其预紧力过小而导致出现疲劳断裂。另外,在分析过程中还发现了设计上的诸多问题,如材料选择不当、产品摩擦系数未作规定等。通过有针对性的改进,重新交样于客户。经反馈,耐久试验顺利通过。

马车螺栓镦锻成形微观组织有限元模拟

对304不锈钢的流变应力数据进行处理,获得了304不锈钢在改进的L-J位错密度模型中的应变软化参数、加工硬化参数和自扩散激活能等表征参数,建立了304不锈钢L-J位错密度模型,进而采用有限元方法对马车螺栓镦锻成形过程中微观组织变化开展有限元模拟,并将模拟结果与金相实验得到的微观组织进行对比分析。结果显示,304不锈钢马车螺栓成形过程中,螺栓头部晶粒被压扁、拉长明显,方颈部位晶粒也有一定程度的细化,而杆部晶粒变化不明显;螺栓成形后,6个样品区的应变分别为2.03、2.32、0.48、0.64、0.03和0.05,其中,螺栓头部内外侧平均晶粒尺寸分别减小了约31.3%、33.5%,而硬度分别提高了约35.9%、40.8%,方颈部位内外侧平均晶粒尺寸分别减小了约23.5%、26.2%,而硬度分别提高了约24.5%、30.2%,杆部外侧平均晶粒尺寸略微减小,硬度略微增加;模拟的平均晶粒尺寸比实验的平均晶粒尺寸要小,晶粒分布更密集,但误差水平大体一致。

横向载荷下不锈钢螺栓松动过程的试验与仿真研究

文中采用不锈钢螺栓在不同预紧力和加载位移下进行了松动试验,测试了螺栓松动曲线和螺母转动角度。试验后,仿真计算了螺纹面的滑移幅值,基于仿真结果分析了预紧力和加载位移对螺栓松动的影响。研究发现:螺栓初始预紧力越小,加载位移幅值越大,越容易松动;螺栓在较大的初始预紧力或较小的加载位移幅值作用下,螺纹面间出现的较小的滑移幅值不足以使螺母转动;由滑移幅值导致的微动磨损会使得螺纹面的配合程度减小,出现螺母不转,螺栓松动的现象。

动车机组用304不锈钢螺栓断裂原因

某动车机组用304奥氏体不锈钢螺栓在使用约2个月后发生断裂,采用宏观观察、化学成分分析、微观分析等方法分析了其断裂原因。结果表明:螺栓的原材料为轧制态,显微组织为奥氏体+铁素体+碳化物,导致螺栓原材料的力学性能产生方向性,使材料径向塑性和韧性明显降低,在螺纹搓丝过程中,螺纹根部附近产生了较多的加工裂纹;织构组织使这些裂纹在低周径向应力的作用下更易发生扩展,最终导致螺栓发生疲劳断裂。

新型不锈钢可拆卸螺栓连接件疲劳后剩余力学性能研究

为适应装配式组合梁的发展,研发一种新型不锈钢可拆卸螺栓连接件,并对其疲劳荷载作用下的力学性能退化规律开展研究。首先,通过文献和市场调研,充分考虑现有螺栓的优缺点,设计制作一种新型不锈钢可拆卸螺栓连接件用于装配式组合梁;其次,制作6组新型螺栓连接件的推出试件,进行静载和疲劳试验,对比静载与不同疲劳加载次数后试件的破坏形态,重点分析新型螺栓连接件在疲劳加载过程中剩余承载力、残余滑移量、抗剪刚度及延性系数的退化规律;最后,基于疲劳累积损伤理论和材料剩余强度模型,确定新型螺栓连接件在疲劳加载过程中的损伤度,进而建立新型螺栓连接件的剩余承载力计算模型。结果表明:新型螺栓连接件在静力和疲劳作用下呈现不同的变形及断面破坏特征;在疲劳荷载作用下,新型螺栓连接件的各项力学性能均呈现不可逆的退化,在该试验中试件在疲劳加载270万次后剩余承载力退化12.1%,延性系数退化67.6%,抗剪刚度退化12.9%,退化较为明显;建立的新型螺栓连接件剩余承载力计算模型计算结果与试验值吻合良好。

锅炉降温疏水阀门螺栓腐蚀断裂失效分析

为了探明锅炉降温疏水法兰螺栓断裂失效的原因,利用直读光谱仪、扫描电镜(SEM)-拉曼光谱联合平台系统、金相显微镜等仪器设备对失效螺栓进行分析。结果表明:该失效螺栓的化学成分中的碳含量超过了标准要求,而镍、铬、钛的含量偏低;硬度检测发现其硬度超过了标准要求;金相分析发现晶界存在大量碳化物;扫描电镜EDS分析发现断口的氧、氯的含量较高。因此不锈钢螺栓失效的主要原因为铸造工艺和热处理工艺不当,导致了元素中碳含量偏高以及晶间碳化物的析出。金属材料中碳含量过高,容易引起硬度异常增高,从而使材料具有脆性断裂的倾向,而镍、铬以及钛含量偏低使螺栓的耐腐蚀性和固碳能力下降。在含氯腐蚀性介质以及拉应力的作用下,最终导致螺栓发生晶间脆性断裂失效。因此严格把控螺栓的材质复验、生产工艺,或者提高螺栓材质的耐蚀等级,可以有效减少螺栓腐蚀断裂事故的发生。

某大型水电站水轮机主轴密封基础螺栓断裂原因分析

水电站水轮机主轴密封基础螺栓是顶盖与大轴密封腔的重要连接部件,其预紧力和性能参数对水电站机组的安全运行起到至关重要的作用。如果该螺栓出现大面积断裂,可能造成水淹厂房的灾难性事故。笔者为找到主轴密封基础板螺栓断裂的原因,从断口、金相组织、螺栓刚强度等角度进行了分析,分析结果表明:螺栓装配中未按规定工艺及过力矩是造成螺栓断裂的根本原因,研究成果为研究和预防同类型问题提供了借鉴。

列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢疲劳裂纹扩展规律

针对Paris幂律方程计算获得的疲劳裂纹扩展速率在扩展后期小于真实值的问题,以列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢为研究对象,进行空气中以裂纹尖端应力强度因子范围△K为驱动参量的疲劳裂纹扩展速率da/d N试验研究,建立相应的da/d N-△K曲线方程,并采用扫描电镜观察分析试样断口。结果表明:有效da/d N相应的△K近似为16~90 MPa·m^(1/2),当△K约为16~72 MPa·m^(1/2)时,da/d N-△K数据分布可以较好地用Paris幂律方程表达;当△K约为72~90 MPa·m^(1/2)时,由于驱动力越来越大,试样裂纹尖端附近因屈服区过大而不满足Paris幂律方程所要求的小范围屈服条件,使得da/d N-△K数据逐渐偏高于Paris幂律方程曲线;在整个有效△K内,da/d N-△K数据分布可用递增多项式表达;在疲劳裂纹扩展后期,试样断口呈现大量撕裂棱、二次裂纹、疲劳辉纹等微观特征,表明裂纹尖端附近应力越来越大,致使其附近塑性区也越来越大,不再满足小范围屈服要求,从微观上佐证了疲劳裂纹扩展后期用断裂力学法计算的塑性区因过大而不满足Paris幂律方程要求的结果。

不锈钢构件螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验

目的 研究不锈钢构件螺栓连接摩擦面抗滑移性能,为摩擦型不锈钢螺栓连接在建筑上的应用以及为编不锈钢规程提供试验依据.方法对奥氏体316不锈钢板的螺栓连接节点摩擦面的抗滑移系数进行试验研究,包括10.9级高强度螺栓、奥氏体不锈钢A4-70和A4-80螺栓,摩擦面处理方法采用拉丝、喷砂、割痕、不处理四种.结果抗滑移效果最好的是拉丝处理,其次是割痕处理,喷砂处理的抗滑移效果最差,甚至比没有经过处理的亚光表面更差;除A4-70外,10.9级和A4-80螺栓都可达到设计预紧力要求.结论不锈钢A4-70螺栓没有达到规范中的设计预紧力要求,建议通过进一步的研究提高其扭矩系数;对于上述4种摩擦面处理方法,总体抗滑移效果较差,因此若要在不锈钢结构中使用摩擦型螺栓,不锈钢摩擦面的处理工艺有待于进一步开发.

不锈钢螺栓连接节点抗剪性能试验

目的研究端距、边距及板厚等因素对不锈钢螺栓连接节点抗剪承载力的影响,为后续提出不锈钢螺栓连接承载力设计方法提供试验依据.方法设计10个不锈钢螺栓盖板连接节点试件进行拉伸试验,考虑端距、边距、螺栓中距和板厚等参数,通过粘贴的应变片数值变化快慢及总应变大小来判断螺栓连接节点的破坏模式.结果在其他因素不变情况下,端距小于2 d时易发生冲切破坏,边距小于1.5 d时易发生净截面破坏,螺栓中距小于3 d时两螺栓之间板件易发生冲切破坏或承压破坏;且当板厚小于4 mm时,盖板平面外易发生翘曲.结论满足螺栓中距应不小于3 d、端距不小于2 d和边距不小于1.5 d的构造才是经济安全的;建议板厚大于4 mm为厚板,小于4 mm为薄板,薄板易发生翘曲,且端距越大越容易发生;当发生翘曲时,翘曲部位受力由受压变为受拉,会导致连接节点承压强度发生折减.

不锈钢构件高强度螺栓连接节点承压性能的影响因素

应用有限元软件ANSYS对不锈钢构件螺栓盖板连接节点承压性能的影响因素进行了有限元分析,并将欧洲规范与文献中试验数据进行了对比.计算结果表明:不锈钢构件螺栓抗剪连接的承压承载力随板厚、螺栓直径及端距的增大而增大,当螺栓直径和端距增加到一定数值,则承压承载力的提高逐渐减弱.

不锈钢螺栓法兰连接失效分析及预防措施

目的研究低温环境下不锈钢法兰螺栓连接失效机理。方法采用宏观检测、微观检测和化学成分分析、能谱分析等方法,对不锈钢螺栓材质的化学成分及断口处腐蚀产物的成分进行分析。结果引起螺栓断裂的主要原因为低温环境下引起的应力腐蚀开裂。结论根据不锈钢螺栓应力腐蚀的主要影响因素提出了低温加注系统中螺栓应力腐蚀的预防措施。

不锈钢螺栓应变松弛的长时间试验监测

目的考察不锈钢盖板连接中不锈钢螺栓的应变松弛性能,对不锈钢构件螺栓连接中预紧力螺栓的应用和扭矩的检查提出建议。方法采用实验方法对12个试件中的28个不锈钢螺栓的预拉应变进行了监测,试件包括三种板件表面处理方式（喷砂、拉丝、割痕）和未处理表面情况,以及三种螺栓种类（10.9级镀锌高强螺栓、A4-70不锈钢螺栓、A4-80不锈钢螺栓）。结果实验获得了螺栓终拧之后预拉应变47 h以上的应变随时间的变化情况,其中平整度较好的表面处理应变变化早于平整度较差的情况趋于稳定,同时对于设有弹簧垫片的情况未检测到明显应变松弛。结论建议对于平整度较好的表面处理,扭矩检查最佳时间为终拧后20h,而对于平整度较差的情况,扭矩检查最佳时间为终拧后25~30h以后,如果有弹簧垫片的奥氏体不锈钢螺栓无明显应变松弛现象,扭矩检查在终拧后0.5h进行即可。

铝合金构件不锈钢螺栓连接高温性能研究综述

随着铝合金结构在我国的应用和发展,其高温性能研究不足的问题日益凸显。节点作为整体结构的重要部分,其高温性能至关重要。实际工程中铝合金构件多采用不锈钢螺栓连接。总结了近年来国内外高温下铝合金、不锈钢材料性能研究,以及常温下铝合金构件螺栓连接的承载性能研究,为高温下铝合金构件不锈钢螺栓连接的承载性能研究提供建议。