螺栓断裂可能原因分析之预紧力不符合要求

预紧力不符合要求是造成螺栓断裂的最重要原因。在对螺栓进行现场安装及后期的技术维护过程中，需要按照规定的力矩值进行操作，防止出现力矩过大或者力矩不足等问题。预紧力过大，可能造成螺栓拉伸应力超过螺栓材料屈服强度极限，而产生塑性变形，甚至断裂。预紧力过小，将增加螺栓疲劳载荷循环幅值，降低螺栓与连接件之间的摩擦力，使得螺栓连接副达不到设计要求的锁紧功能，在服役载荷作用下，螺栓连接件之间产生相对运动，使螺栓承受额外弯矩、拉伸和剪切等复杂的交变载荷，加剧螺栓的失效。螺栓松动也会增加螺栓的疲劳载荷，降低螺栓使用寿命。

预紧力不符合要求造成高强度螺栓断裂的主要表现有：

1 安装高强度螺栓时未按要求进行“十”字交叉紧固，造成连接法兰面间存在间隙并导致螺栓应力幅值过大，最后导致螺栓断裂；

2 高强度螺栓因预紧力过大产生缩颈，螺纹根部因应力集中产生裂纹，导致螺栓断裂；

3 高强度螺栓预紧力不足造成螺栓松动，造成法兰面孔径与螺栓杆干涉。

例如某机组连接螺栓存在断裂问题，其中部分机组螺栓存在反复断裂现象。初期螺栓供应商通过更换加厚垫圈的形式减少螺栓断裂问题的出现。虽然垫圈加厚对螺栓断裂起到了一定的缓解作用，但未能彻底解决螺栓断裂问题。根据其断裂螺栓失效报告螺栓的化学成分分析，拉伸性能试验、冲击韧性试验、硬度试验和金相检验结果均符合GB/T3098.1-2010要求。

因此可以判断螺栓的设计与材料等方面满足现场工况需求，其断裂原因为运行中应力集中造成。为了有效解决螺栓断裂问题，螺栓供应商与需方改变设计，采用特质的受拉螺母结构以保证螺栓的预紧力要求并增强螺栓的强度从而确保机组的安全运行。