De ce nu se recomandă utilizarea șuruburilor și piulițelor din oțel inoxidabil împreună în anumite condiții?

În asamblarea industrială și întreținerea echipamentelor, zicala că „șuruburile din oțel inoxidabil nu trebuie folosite cu piulițe din oțel inoxidabil” există de mult timp. Este important de subliniat că acesta nu este un tabu absolut, ci mai degrabă un rezumat al experienței inginerești privind riscurile de defecțiune în condiții specifice de lucru. Problema de bază este „fenomenul de gagging” al elementelor de fixare din oțel inoxidabil.

 

În aplicații precum flanșele de conducte criogenice, vasele sub presiune și echipamentele chimice, când șuruburile și piulițele din oțel inoxidabil au fost în funcțiune de mult timp în condiții de preîncărcare ridicată, în timpul dezasamblarii apare adesea rezistență severă la rotație sau chiar incapacitatea completă de a le îndepărta.

 

Această problemă este deosebit de importantă în condiții de sarcină statică, fără lubrifiere și în aceleași condiții de împerechere a materialului.

 

 

Din perspectiva științei materialelor, oțelul inoxidabil are o ductilitate bună și o duritate scăzută a suprafeței. Când șuruburile și piulițele din oțel inoxidabil sunt strânse, pelicula de pasivare de pe suprafața de contact filetată este ușor distrusă sub acțiunea combinată a presiunii ridicate și a căldurii de frecare, iar matricea metalică expusă suferă apoi aderență microscopică. Pe măsură ce rotația continuă, această aderență are loc în mod repetat și este forfecată, ducând în cele din urmă la „sudarea la rece” localizată a firelor.

 

În plus, în timpul serviciului pe termen lung-, elementele de fixare suferă o ușoară deformare plastică sub sarcină, făcând îmbinările filetate și mai strânse și amplificând și mai mult efectul de frecare. Atunci când se încearcă dezasamblarea inversă, este necesar să se depășească nu numai forța de frecare convențională, ci și rezistența suplimentară generată de aderența materialului și deformarea structurală, crescând astfel semnificativ dificultatea dezasamblarii.

 

 

Pentru a reduce riscul de gripare a elementelor de fixare din oțel inoxidabil, următoarele metode sunt utilizate în mod obișnuit în practica inginerească:

 

În primul rând, probabilitatea de aderență poate fi redusă prin utilizarea unor materiale diferite, cum ar fi utilizarea șuruburilor din oțel inoxidabil cu piulițe de cupru sau piulițe-tratate cu suprafață, rupând condițiile de aderență ale aceluiași material la nivel de material.

 

În al doilea rând, lubrifierea suprafeței filetului înainte de asamblare este una dintre cele mai eficiente metode. Lubrifianții obișnuiți includ grăsimea, grafitul, disulfura de molibden, agenții anti-gripante sau impregnarea cu ceară. Aceste măsuri pot reduce semnificativ coeficientul de frecare și pot suprima creșterea temperaturii.

 

În al doilea rând, în medii cu-temperatură ridicată sau-încărcare ridicată, ar trebui utilizați de preferință agenți anti-de gripare specializați pentru a preveni sinterizarea sau defectarea aderenței în condiții de temperatură ridicată.

 

 

În comparație cu elementele de fixare din oțel carbon, elementele de fixare din oțel inoxidabil sunt mai predispuse la blocare, în primul rând din cauza diferențelor de proprietăți ale materialului. Luând ca exemplu oțelul inoxidabil obișnuit, duritatea acestuia este în general mai mică decât cea a oțelului carbon de calitate 8,8, dar ductilitatea sa este mai bună. Când suprafața filetului este deteriorată, oțelul inoxidabil formează rapid o nouă peliculă de oxid pentru a rezista la coroziune. Cu toate acestea, în timpul strângerii, această peliculă de oxid este distrusă și regenerată continuu, formând o reacție în lanț de „distrugere-aderență-forfecare-re-aderență, care duce în cele din urmă la blocare.

 

Acest fenomen este deosebit de comun la elementele de fixare din oțel inoxidabil, aliaj de aluminiu și aliaj de titan, în timp ce probabilitatea sa este relativ scăzută la elementele de fixare din oțel carbon cu duritate mai mare și ductilitate mai mică.

 

 

În aplicațiile practice, problemele de blocare nu sunt adesea cauzate de un singur factor, ci mai degrabă rezultatul unor erori operaționale multiple. De exemplu, grade de proprietăți mecanice nepotrivite ale șuruburilor și piulițelor, prezența bavurilor sau așchiilor de metal pe suprafața filetului sau forța excesivă sau viteza excesivă de strângere în timpul instalării pot crește semnificativ riscul de gripare.

 

Atunci când utilizați o cheie electrică pentru strângerea cu viteză mare-, temperatura perechii filetate crește brusc într-o perioadă scurtă, ceea ce este una dintre cauzele tipice de prindere instantanee aelemente de fixare din oțel inoxidabil. Mai mult, eșecul de a menține piulița perpendiculară pe axa șurubului sau neutilizarea unei șaibe plate sau a unei șaibe elastice poate duce, de asemenea, la concentrarea localizată a tensiunilor, inducând astfel griparea.