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不锈钢螺栓咬死问题的解决措施

发表时间:2020-2-27 9:31:55  作者:三圆  来源:三圆  浏览量:100


不锈钢螺栓具有稳定的机械性能,好看,耐蚀性等特点,它是一种常见的螺栓制作材料。但由于其材料特性,不锈钢螺栓螺纹连接咬死问题很常见。一旦出现咬死现象,一旦出现咬死现象就需要破除螺母或者截断螺栓暴力拆除,严重影响设备维修和不锈钢螺栓的重复使用。本文分析、总结本公司在工程应用中大量使用304不锈钢螺栓存在的咬死问题,经研究其咬死的原理,提出了一个有效,方便,环保的解决方案。


1,不锈钢螺栓材料的特性及锁紧原因

不锈钢是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于不锈钢的其特性,不锈钢螺栓所以广泛用于防腐蚀场合的需求。常用的304 不锈钢螺栓标准成分是18%铬加8%镍,属于奥氏体不锈钢,这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好。304不锈钢综合性能最好,具有足够的强度和优异的可塑性,但其含镍较多,因此材质坚韧、粘性较强,特别是同一材质制成的螺栓、螺母在安装时容易咬死。

不锈钢螺栓咬死就像冷熔过程,主因是螺栓拧紧时摩擦产生瞬间高温导致金属熔合而产生沾黏现象。不锈钢材料表面在受损伤后会继而产生一层较薄的氧化层来防止进一步锈蚀,当不锈钢螺栓被锁紧时,牙纹间所产生的压力与热量会破坏这一氧化层,使得金属螺纹间发生阻塞或剪切,进而发生沾黏现象,随着螺栓锁紧,受力增大,最终使不锈钢紧固件完全咬死,无法拆下,通常这一系列的阻塞→剪切→黏着→锁死的一连串动作就发生在短短几秒钟内;同时,不锈钢的黏性在使用时产生的钢屑易粘于螺母牙型处,增加了摩擦力,随着克服摩擦力的拧紧力逐步增大,这种咬死现象进一步加剧,特别是同类不锈钢紧固件之间更容易发生咬死现象。


2,不锈钢螺栓咬死的解决方案介绍

可以从上述分析可以看出,不锈钢螺栓咬死后只能破坏性暴力拆卸,费时费力,且不经济,因此做好预防不锈钢螺栓咬死的工作尤为重要。

2.1 常用预防不锈钢螺栓咬死的措施

(1)选用不同材质的螺栓与螺母进行配合。在防腐要求高的场合,使用201螺母无法满足防腐需求;在紧固强度要求高的场合,因316不锈钢材质较软,其无法满足高强度需求。
(2)改善紧固件本身性能,如在紧固件螺纹上增加覆膜,以防止咬死,但该种方法成本较高,目前很少使用。
(3)螺纹涂抹润滑剂,如二二硫化钼、黄油等,涂抹应均匀,且充满螺纹牙底,覆盖螺栓头长度(10~15)mm。工程实践之后,这种方法只能在第一不锈钢螺栓锁的作用,是大概率擦伤时再锁,使用润滑油的污染严重,不能被用来净化环境发挥。
(4)紧固作业时,应先用手将螺母或螺栓旋入(2-3)扣丝,然后再用扭力扳手或套简扳手进行旋紧,紧固应用力均匀,拧紧方向垂直于螺栓轴向,尽量不使用活扳手或电动、气动扳手。该方法是低效率的,劳动密集型的,尤其是当有突出的大量的不锈钢螺栓。
(5)经过工程应用,以上几种预防措施在一定程度上可以防止不锈钢螺栓的咬合,但也有很大的局限性,不利于推广应用,因此有必要研究一种普遍适用的预防措施。

2.2 新的解决措施

聚四氟乙烯在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等,使之成为不可取代的产品。
这种材料具有一系列优良的使用性能:①耐腐蚀。优良的化学稳定性、耐腐蚀性(能耐雨水和一切有机溶剂),是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一,因此得“塑料王”的美称。②耐高低温性:对温度的影响变化不大,温域范围广,可使用温度-190~260℃。③自润滑性:具有塑料中最小的摩擦系数,是理想的无油润滑材料。④不粘附——是固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质。⑤无毒害。具有生理惰性,对人没有毒性。⑥耐大气老化性。长期暴露于大气中,表面及性能保持不变。⑦防水性。密度较大,为2.1~2.3 g/cm3,几乎不吸水。


经过研究聚四氟乙烯所具有的特性,发现其多种特性可用于防止不锈钢螺栓的咬死。选取在工程中用于暖通和给排水管道连接处密封的聚四氟乙烯带(俗称“生料带”)进行试验。生料带具有取材方便,价格低廉,使用便捷等特点。用生料带顺着螺栓锁紧方向在不锈钢螺栓螺纹处缠绕适当厚度,从而避免不锈钢螺栓锁紧时与螺母直接接触,防止螺纹表面受损。同时,利用其具有的自润滑性和表面不黏性,防止不锈钢螺栓紧固中阻塞→剪切→黏着→咬死过程的发生。聚四氟乙烯具有“冷流性”,即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变)。利用这个特点,不锈钢螺栓初次紧固时螺纹间所产生的压力可使聚四氟乙烯充填不锈钢螺栓螺纹表面和螺纹间的空隙,达到类似覆膜的效果,提高螺纹表面光滑度。即使拆卸过程中缠绕的生料带脱落,其表面填充的聚四氟乙烯依然可以起到一定的润滑作用,使得不锈钢螺栓可重复使用。

聚四氟乙烯的耐腐蚀特性也符合不锈钢螺栓要求防腐的使用场合,其不吸水的特性还可保护螺栓螺纹不受潮湿环境影响,且使用聚四氟乙烯材料不会产生污染,也对紧固螺栓的工具没有特殊要求。

3, 结论

不锈钢螺栓紧固过程中由于摩擦力产生的热量是导致螺纹损伤、咬死的主要原因,而螺栓咬死严重影响了设备维修和螺栓的重复使用。为了避免不锈钢螺栓咬死问题,应当采取适当的预防措施。本单位对在设备安装、维修工作中出现的不锈钢螺栓咬死问题采取了一种新的预防措施,即不锈钢螺栓紧固前在螺纹连接处缠绕生料带。通过本单位大量工程实际应用,证实此方法可以有效解决不锈钢螺栓咬死问题,且具有成本低、操作便捷、原材料易取、无污染等优势,适宜推广应用。

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