高強(qiáng)度螺栓失效分析與探討

1、水電廠高強(qiáng)度螺栓失效分析與探討水電廠高強(qiáng)度螺栓失效分析與探討楊興乾楊興乾趙少勇趙少勇摘要摘要：高強(qiáng)度螺栓在水電廠運(yùn)用十分重要2009年8月俄羅斯薩揚(yáng)舒申斯克水電站水輪機(jī)頂蓋固定螺栓疲勞斷裂造成的后果給了我們深刻教訓(xùn)。2013年3月思林發(fā)電廠#1機(jī)組A修時(shí)我廠接力器基礎(chǔ)螺栓進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)兩顆存在缺陷的螺栓，以此為實(shí)例，我廠金屬監(jiān)督對(duì)螺栓失效進(jìn)行了深入的分析和探討，歸納其常見的失效形式，即材質(zhì)缺陷、過載失效、應(yīng)力腐蝕、及疲勞性能失

2、效，同時(shí)提出相應(yīng)的監(jiān)督措施。關(guān)鍵詞：水電廠；螺栓；失效；強(qiáng)度關(guān)鍵詞：水電廠；螺栓；失效；強(qiáng)度一、前言一、前言螺栓是水電廠機(jī)組的重要部件，在制造過程中由于螺栓本身的材質(zhì)及控制工藝過程不當(dāng)，螺栓在長(zhǎng)期的承受應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生緩慢的、連續(xù)的塑性變形，從而使螺栓容易出現(xiàn)裂紋，高強(qiáng)度螺栓指的是強(qiáng)度達(dá)8.8級(jí)及以上的螺栓，一般用于水電廠和其他重要的螺栓。同時(shí)各種結(jié)構(gòu)的螺栓種類繁多，規(guī)格也各不相同，但均使用了不少的高強(qiáng)度螺栓。對(duì)于我廠而言，高強(qiáng)度螺栓作

3、為機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件的連接部件和密封部件是最為常用的。2009年8月俄羅斯薩揚(yáng)舒申斯克水電站機(jī)組長(zhǎng)期振動(dòng)超標(biāo)引發(fā)水輪機(jī)頂蓋固定螺栓疲勞斷裂，導(dǎo)致發(fā)生了水電史上空前的特大事故，引起水電界金屬同行的高度關(guān)注。在此基礎(chǔ)上結(jié)合我廠的實(shí)際情況及此次出現(xiàn)的接力器基礎(chǔ)螺栓探傷檢測(cè)的缺陷，本文以我廠高強(qiáng)螺栓存在缺陷的失效案例，對(duì)其常見的缺陷進(jìn)行歸類分析，以此來為同行進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)。2、我廠接力器基礎(chǔ)螺栓缺陷介紹我廠接力器基礎(chǔ)螺栓缺陷介紹我廠#1機(jī)組A修期間，

4、在對(duì)接力器基礎(chǔ)的高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)了兩顆存在缺陷的螺栓，該螺栓規(guī)格型號(hào)為：M42x283mm，此螺栓在我廠投產(chǎn)至今已服役五年，在機(jī)組的不同檢修類別中都要對(duì)相應(yīng)的金屬監(jiān)督部件進(jìn)行探傷檢測(cè)，此次發(fā)現(xiàn)接力器基礎(chǔ)螺栓存在的缺陷引起了我廠金屬監(jiān)督的深刻反思和探討，同時(shí)也為我廠的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行打了預(yù)防針。針對(duì)我廠各部件重要螺栓的制造、安裝、運(yùn)行過程中存在的問題，提出關(guān)于螺栓的質(zhì)量監(jiān)督，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以此來增強(qiáng)我們防范于未

5、然的決心。接力器基礎(chǔ)螺栓探傷檢測(cè)報(bào)告詳見下表：另一方面，該批螺栓的金相顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)螺牙存在細(xì)微的裂紋，如圖1所示。有文獻(xiàn)曾報(bào)道過，新螺栓的螺牙裂紋與滾齒成型控制有關(guān)，由于滾輪使用次數(shù)過多或是超期服役，使得滾齒加工能力下降，極可能造成螺牙裂紋的出現(xiàn)。2.過載失效過載失效螺栓的過載失效是指在服役過程中發(fā)生突然瞬間的斷裂，這種失效預(yù)先并無明顯征兆，所以其危害嚴(yán)重。過載失效特征：高強(qiáng)度螺栓在水電廠的使用極為廣泛，螺栓上的螺紋實(shí)際上就同缺口一

6、樣，應(yīng)力集中系數(shù)較高。當(dāng)其與螺母配合時(shí)，應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)一步提高。通過壓縮螺母?jìng)鬟f載荷的螺栓，應(yīng)力最集中是在靠近螺母支承面的第一扣螺紋處。此外，由于螺栓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，頭部和桿部交接處的應(yīng)力也較集中。因此，螺栓的過載失效而導(dǎo)致其斷裂多在這兩個(gè)部位產(chǎn)生。3.高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力腐蝕高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力腐蝕（1）應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件必須有拉伸應(yīng)力存在。拉伸應(yīng)力越大，則斷裂所需要的時(shí)間越短。斷裂所需要的應(yīng)力一般低于材料的屈服強(qiáng)度。螺栓在服役中所承受的拉伸力以