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電力鐵塔螺栓的加工難點(diǎn)
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電力鐵塔螺栓的加工難點(diǎn)
目前我國用于電力鐵塔的螺栓常用強(qiáng)度等級為4.8、6.8、8.8級,還有10.9級。其中6.8級、8.8級用量最多。按加工工藝區(qū)分,主要有冷鐓成形及溫鍛成形兩大類。在材料應(yīng)用上也有差異。對于4.8級螺栓,一般采用低碳鋼Q215、Q235、ML08AL和1010等;6.8、8.8級螺栓,由于材料市場的供應(yīng)狀況等,一般采用SWRCH35K、35、ML35鋼等;還有8.8級螺栓若采用溫鍛成形,采用SWRCH45K、45鋼等。而10.9級冷鐓成形或溫鍛成形螺栓,多數(shù)是采用40Cr、35CrMo或SCM435鋼等。
電力鐵塔的螺栓加工的合理性是保證螺栓產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。迄今為止,電力鐵塔的螺栓掉頭的事故時有發(fā)生,現(xiàn)就產(chǎn)品加工過程加工難點(diǎn)及所產(chǎn)生的應(yīng)力分析如下。
1、冷鐓成形加工工藝
①原材料冷拉過程中因冷作硬化而形成的殘余應(yīng)力。
②頭部冷成形過程中因成形工藝參數(shù)的不合理,造成金屬纖維折疊過度,甚至折斷而形成的殘余應(yīng)力。
③縮徑、螺紋擠壓成形過程中因冷作硬化而形成的殘余應(yīng)力。
④8.8級以上高強(qiáng)度螺栓熱處理后存在的殘余應(yīng)力。
2、溫鍛成形加工工藝
①原材料冷拉過程中因冷作硬化而形成的殘余應(yīng)力。
②局部材料在短時間內(nèi)幾秒鐘內(nèi)快速加熱(900℃以上),還包括可能的過燒或欠熱現(xiàn)象,而形成的殘余應(yīng)力。
③加熱和未加熱部份交界處所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
④縮徑、螺紋擠壓成形過程中因冷作硬化而形成的殘余應(yīng)力。
⑤頭部成形過程中因成形工藝參數(shù)的不合理,造成金屬纖維過度折疊而形成的殘余應(yīng)力。
⑥8.8級以上高強(qiáng)度螺栓熱處理后存在的殘余應(yīng)力。
3、斷口形狀
①存在較大殘余應(yīng)力,產(chǎn)生脆斷的斷口?;旧吓c螺栓軸線垂直,拉伸屈服變形較小。斷口直徑基本無面縮現(xiàn)象,斷口位置全部位于螺紋根部,且斷口平齊,晶粒粗大,其斷口面形貌屬于脆性斷裂。
②正常的拉伸斷口,斷裂時有明顯的延伸及斷面收縮現(xiàn)象,斷口位置在螺紋處,斷口面與螺栓軸線成一定的角度,斷口沿螺紋V型槽處斷裂,其斷口面形貌屬于韌性斷裂。
4、質(zhì)量缺陷
①因原材料存在雜質(zhì)、細(xì)微折疊裂紋等缺陷,加上加工工藝不合理(如省去球化退火或球化退火工序參數(shù)不正確等),造成產(chǎn)品冷作硬化程度嚴(yán)重,產(chǎn)生螺栓頭部爆裂等質(zhì)量缺陷
②頭部成形工藝參數(shù)的不合理,產(chǎn)品加工成形過程中頭部金屬纖維折疊過度甚至折斷,而產(chǎn)生應(yīng)力集中。嚴(yán)重時造成螺栓掉頭質(zhì)量問題。
③同樣由于螺栓工藝參數(shù)的不合理使得頭部成形過程中金屬纖維折疊過度,甚至折斷以及熱處理工藝的不合理,造成高強(qiáng)度螺栓調(diào)質(zhì)時產(chǎn)生淬火開裂。
總之,電力鐵塔螺栓加工過程殘余應(yīng)力的存在,是螺栓產(chǎn)生質(zhì)量問題的主要成因,尤其是在實(shí)際使用過程,因輸電線路電纜張力、風(fēng)擺等作用,造成螺栓局部受力不均勻,致使螺栓早期失效,甚至發(fā)生突然脆斷,存在較大安全隱患。對于消除電力鐵塔螺栓加工過程殘余應(yīng)力重要性的研究日益重視,如美國標(biāo)準(zhǔn)ASTMA394-2005鋼制鍍鋅輸變電鐵塔螺栓和螺母規(guī)格、德國標(biāo)準(zhǔn)DIN7990-2008鋼結(jié)構(gòu)用帶六角螺母的六角螺栓均規(guī)定,螺栓的強(qiáng)度等級為4.8、6.8級,即需對熱鍍鋅前的電力鐵塔螺栓(強(qiáng)度等級在8.8以下)進(jìn)行去應(yīng)力退火,以減少和消除殘余應(yīng)力,提高產(chǎn)品韌性。去應(yīng)力退火在冷鐓完工后,一般在550-650℃,保溫2-4h緩慢冷卻。
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