在螺紋緊固件銜接中,導致預緊力松懈的或許要素首要有:觸摸面沉陷、螺栓組相互影響、密封圈變形以及高溫蠕變和扭力松懈等。
1、觸摸面沉陷
螺紋緊固件首次擰緊時,表里螺紋、螺栓和螺母支承面、被銜接件觸摸面微觀結構中凸起的當地首要觸摸,如圖1所示。這些局部凸起當地的材料將接受過載,首要超越其屈服點,然后材料:產生蠕變變形,直到有更多的、滿足的觸摸外表來接受該載荷。觸摸面沉陷是導致預緊力松懈的主;要原因,也是螺紋銜接副最常遇到的一種狀況。
這些相對短時間的應力松懈效應即被稱為“沉陷”。研討表明,剛緊固后的松懈速率是最大的,并呈指數下降,一般經過最初的一段時間,即下降到一個非常低的蠕變速率,如圖2所示。一般因為沉陷而導致預緊力松懈大致占初始預緊力的5%~10%。
2、螺栓組相互影響
螺栓組相互影響多產生在螺栓法蘭銜接等平面多個螺栓銜接的場合。當第一個螺栓擰緊時,該螺栓被拉長,而被銜接件鄰近則被緊縮。當鄰近的螺栓被擰緊時,第一個螺栓鄰近的被銜接件將被進一步緊縮,導致第一個螺栓的預緊力松懈。其相互間的影響首要取決于被銜接件的剛度、螺栓之間的間隔、是否使用了密封圈等。有試驗表明,預緊力可損失50%甚至100%。以某型號法蘭螺栓組銜接為例,其上的8個螺栓按對角次序進行擰緊,各個螺栓之間的相互影響如圖3所示。圖3 (a)顯現了第1個擰緊循環(huán)中的“鋸齒效應”,當最后一個螺栓擰入1/4圈,其產生的預緊力要大于相鄰的螺栓。在4個擰緊循環(huán)之后,如圖3 (b)所示,其最終的松懈模式不再是一個標準的鋸齒狀。在每一個擰緊循環(huán)中,螺栓.上所施加的力矩順次添加,且每個螺栓均相同。
3、密封圈變形
密封圈變形是短期松懈的別的一種形式。有密封圈的結構銜接,將會比正常沉陷導致更大的松懈。實際上,在結構銜接中通過密封圈的塑性變形來避免管路中的液體或氣體泄漏。跟其他塑性材料相似,當密封圈首次接受高的外表應力時,材料將產生必定的變形。但是因為變形跟許多要素有關,因而很難準確猜測其量值。當結構銜接中含有密封圈時,因為其載荷偏移特性對錯線性的,如圖4 (a)所示,而且密封圈的柔性要大大高于被銜接件其它部分。因而,其彈性變形要占總變形的絕大部分,因為具有部分塑性特性,使得其具有遲滯效應,如圖4(b)所示。假如接受動載荷,滯后效應會在一段時間之后消失。因而,接受靜載荷和動載荷所進行的剖析是不同的。
4、高溫蠕變
高溫普遍會下降材料的強度,進而會導致必定程度的松懈。因為高溫下長期作業(yè)時螺栓會產生緩慢的蠕變變形,同時也會產生應力松懈現象。產生蠕變時,螺栓的長度會添加,導致螺栓兩側螺母之間的間隔添加,法蘭壓緊程度下降,,密封功能會下降;產生應力松懈時,彈性變形會轉變?yōu)樗苄宰冃?/font>,此時螺栓的軸力因彈性應變的減少而下降,法蘭的壓緊程度也下降,密封功能同樣會下降。
5、扭力松懈
在緊固過程中,除了軸向應力之外,在緊固件中還產生相應的扭應力。扭應力很簡單遭受不同程度的松懈,且其一般被認為是松懈產生時最易受影響的應力。在大多數狀況下,當取下扳手時,扭應力隨即消失。有材料顯現,扭應力的松懈會產生額外的拉應力。這種“自緊固”現象,如圖5所示,總是被更大的軸向沉陷松懈所掩蓋。扭應力首要由螺紋沖突扭矩和松懈量的巨細所決定,松懈是由頭部滾動仍是自緊固產生首要取決于頭下沖突條件和螺紋沖突條件的對比。
