塔式起重機基礎與底架、底架與基礎節、基礎節與標準節、標準節與標準節之間均采用高強度螺栓連接。為防止螺栓斷裂,生產大多采用螺栓直徑和提高螺栓強度等級這2種措施。事實上,在造成螺栓斷裂的諸多原因中,強度不足不是主因,更多的問題出在使用和制造方面。本文從塔機使用和制造方面對塔機標準節螺栓斷裂的原因進行分析,并提出一些預防措施。河北塔機出租
1.螺栓斷裂的原因
(1)塔機基礎安裝平面不平
塔機基礎由混凝土澆筑而成,其安裝平面的平面度誤差遠大于塔機底架4個法蘭盤的平面度誤差,而基礎的剛性大于塔機底架的剛性。所以,在用地腳螺栓將混凝土基礎與塔機底架法蘭盤拉緊后,由于基礎不平,4個法蘭盤不可能在同一平面上。要使連接面貼緊(連接面不貼緊螺栓易松動),就必須加大連接螺栓的預緊力。過大的預緊力會使螺栓在塔機未承載負荷時就已處于受拉狀態,螺栓疲勞強度降低,從而引發螺栓疲勞斷裂。
(2)螺栓受力狀況不良
底架與基礎節連接的螺栓直徑較大,而基礎節與標準節連接的螺栓直徑較小。2種螺栓在載荷相同的情況下,所受應力大小懸殊。在拉應力和壓應力的交替作用下,強度相對較低的螺栓會先產生裂紋,進而發生疲勞斷裂。這正是螺栓斷裂多發生在塔機標準節螺栓,而不出現在基礎節連接螺栓的主要原因。
(3)螺栓加工存在缺陷
目前,塔機連接螺栓一般采用45#鋼或40Cr鋼,制成后再進行調質處理。40Cr鋼經調質處理后,雖然有較高的強度和硬度(強度等級達10.9級),但韌性較低,即通常所說的“回火脆性”現象。
螺栓在截面突變位置存在應力集中,而應力集中區往往就是裂紋源。微裂紋的傳播是不連續的,它在拉伸應力作用下張開,在壓縮應力作用下閉合,每經過一個應力循環,裂紋就延長一些,久之就會導致螺栓斷裂。
(4)零件組焊后產生誤差
各節塔身組焊過程中,由于機加工與組裝精度低以及焊接變形等因素,常造成各節連接耳上的螺栓孔不同心、不垂直。這使螺栓在承受預緊力和工作載荷作用的同時,還要承受附加彎矩的作用。若附加彎矩產生的應力過大,螺栓便會斷裂。
塔機標準節的主弦桿、水平腹桿和斜腹桿的分布是不對稱的。在有斜腹桿的對角上,焊接變形會使對角線尺寸減小,加之主弦桿外側無焊縫,內側焊后局部發生收縮,將導致主弦桿彎曲及其端面不平。當標準節互相連接時,兩相鄰主弦桿的內側便會出現1~2mm間隙。在塔機交變載荷的作用下,其連接螺栓可能松動。松動量較小的螺栓受力較大,若其超載便會發生斷裂。僅供參考