În conexiunile cu șuruburi, există un tip de eșec cunoscut sub numele de fractură de oboseală. Această fractură apare în mod obișnuit în mediile de instalare vibrante și aparține unor moduri de defecțiune bruscă, cum ar fi îmbrățișarea hidrogenului. Deoarece tehnologia actuală nu poate prezice în avans fracturi de oboseală, prevenirea trebuie să pornească de la etapele inițiale de proiectare și fabricație.
Toate șuruburile au vieți de serviciu finite. Deşișuruburisunt componente reutilizabile, ele nu pot fi utilizate la nesfârșit. Când șuruburile sunt supuse supraîncărcării prelungite în anumite medii, probabilitatea fracturii de oboseală crește semnificativ. Astfel de eșecuri pot provoca daune severe echipamentelor de producție și chiar pot duce la incidente de siguranță.
1. Mecanismul de formare a fracturii de oboseală
Explicația larg acceptată pentru fractura de oboseală a șurubului este:
Nepotrivire materială întreșurubși componente de împerechere
Variații geometrice în piesele mobile instalate
Concentrarea de stres din pre-tensiune excesivă
Încărcare ciclică care depășește limitele de rezistență a materialului
Procesul de fractură implică:
Inițierea micro-crack în punctele de concentrare a stresului
Propagarea progresivă a fisurilor sub încărcare ciclică
Eșec catastrofal brusc la dimensiunea critică a fisurii
2. Factorii de influență cheie
2.1 Factori mecanici
Concentrarea de stres la rădăcinile firului și fileurile sub cap
Mărimea și frecvența încărcării ciclice
Forța de pre-tensiune care depășește limitele de proiectare
2.2 Factorii de mediu
Variații de temperatură extremă (-40 gradul până la 400 de grade)
Atmosfere corozive (spray de sare, medii acide)
Vibration amplitudes >0. 5mm
2.3 Factorii materiale
Echilibrul inadecvat de rezistență la forță
Tratare termică necorespunzătoare (de exemplu, supraevocare)
Defecte de suprafață din procesele de fabricație
3. Strategii de prevenire și atenuare
3.1 Optimizarea proiectării
Radius thread Roots (min. 0. 1mm)
Raza fileului de sub cap mai mare sau egală cu 1,5 mm
Folosiți parțial-șuruburi de fir(porțiune de coajă necorespunzătoare)
3.2 Îmbunătățirile procesului
Rularea firului de tratament post-încălzire
Împușcat peening pentru stresul rezidual compresiv
Electroplarea cu relief de embrittlement de hidrogen
3.3 Practici operaționale
Controlul cuplului în toleranță ± 10%
Testare cu ultrasunete regulate (fiecare 5, 000 cicluri)
Înlocuire după 70% a prezis viața de oboseală
4. Metode de testare și evaluare
4.1 Testarea materialelor
Testarea rezistenței la tracțiune (ASTM A370)
Testarea vieții de oboseală (metoda rotativă de îndoire)
Măsurarea rezistenței la fractură (metoda j-integrală)
4.2 Simulare de mediu
Ciclism termic (-50 gradul până la 200 de grade)
Testarea prin pulverizare a sării (ASTM B117)
Testarea oboselii vibrațiilor (metoda de rezonanță)
