Prečo sa za určitých podmienok neodporúča používať skrutky a matice z nehrdzavejúcej ocele spolu?

V priemyselnej montáži a údržbe zariadení už dlho platí príslovie, že „skrutky z nehrdzavejúcej ocele by sa nemali používať s maticami z nehrdzavejúcej ocele“. Je dôležité zdôrazniť, že nejde o absolútne tabu, ale skôr o súhrn inžinierskych skúseností týkajúcich sa rizík zlyhania v špecifických pracovných podmienkach. Hlavným problémom je „fenomén dávenia“ spojovacích materiálov z nehrdzavejúcej ocele.

 

V aplikáciách, ako sú kryogénne potrubné príruby, tlakové nádoby a chemické zariadenia, keď sú skrutky a matice z nehrdzavejúcej ocele v prevádzke dlhú dobu v podmienkach vysokého predpätia, často dochádza pri demontáži k silnému rotačnému odporu alebo dokonca k úplnej neschopnosti ich odstrániť.

 

Tento problém je obzvlášť výrazný pri statickom zaťažení, bez mazania a rovnakých podmienkach spájania materiálu.

 

 

Z hľadiska materiálovej vedy má nehrdzavejúca oceľ dobrú ťažnosť a nízku povrchovú tvrdosť. Keď sú skrutky a matice z nehrdzavejúcej ocele utiahnuté, pasivačný film na kontaktnom povrchu so závitom sa ľahko zničí kombinovaným pôsobením vysokého tlaku a trecieho tepla a exponovaná kovová matrica potom podlieha mikroskopickej adhézii. Ako rotácia pokračuje, táto adhézia sa opakovane vyskytuje a je strihaná, čo nakoniec vedie k lokalizovanému "studenému zváraniu" nití.

 

Okrem toho počas{0}}dlhodobej prevádzky prechádzajú spojovacie prvky miernou plastickou deformáciou pri zaťažení, čím sa závitové spoje ešte viac utiahnu a ešte viac sa zosilní účinok trenia. Pri pokuse o spätnú demontáž je potrebné prekonať nielen konvenčnú treciu silu, ale aj dodatočný odpor vznikajúci priľnavosťou materiálu a deformáciou konštrukcie, čím sa výrazne zvyšuje náročnosť demontáže.

 

 

Na zníženie rizika zadretia do spojovacích prvkov z nehrdzavejúcej ocele sa v inžinierskej praxi bežne používajú tieto metódy:

 

Po prvé, pravdepodobnosť adhézie možno znížiť použitím odlišných materiálov, ako je použitie skrutiek z nehrdzavejúcej ocele s medenými maticami alebo matíc s povrchovou -úpravou, čím sa porušia podmienky adhézie rovnakého materiálu na úrovni materiálu.

 

Po druhé, mazanie povrchu závitu pred montážou je jednou z najúčinnejších metód. Medzi bežné mazivá patrí mazivo, grafit, sulfid molybdénu, prostriedky proti zadieraniu alebo impregnácia voskom. Tieto opatrenia môžu výrazne znížiť koeficient trenia a potlačiť nárast teploty.

 

Po druhé, v prostrediach s vysokou{0}}teplotou alebo vysokým{1}}záťažom by sa mali prednostne používať špecializované prostriedky proti zadieraniu, aby sa zabránilo spekaniu alebo zlyhaniu adhézie pri zvýšených teplotách.

 

 

V porovnaní s upevňovacími prvkami z uhlíkovej ocele sú upevňovacie prvky z nehrdzavejúcej ocele náchylnejšie na uzamknutie, predovšetkým kvôli rozdielom vo vlastnostiach materiálu. Ak vezmeme ako príklad bežnú nehrdzavejúcu oceľ, jej tvrdosť je vo všeobecnosti nižšia ako tvrdosť uhlíkovej ocele triedy 8,8, ale jej ťažnosť je lepšia. Keď je povrch závitu poškodený, nehrdzavejúca oceľ rýchlo vytvorí nový oxidový film, ktorý odoláva korózii. Počas uťahovania sa však tento oxidový film neustále ničí a regeneruje a vytvára reťazovú reakciu „deštrukcie-adhézie-šmykovej-opätovnej-adhézie, čo v konečnom dôsledku vedie k uzamknutiu.

 

Tento jav je obzvlášť bežný v spojovacích materiáloch z nehrdzavejúcej ocele, hliníkovej zliatiny a titánovej zliatiny, zatiaľ čo jeho pravdepodobnosť je relatívne nízka u spojovacích prvkov z uhlíkovej ocele s vyššou tvrdosťou a nižšou ťažnosťou.

 

 

V praktických aplikáciách nie sú problémy so zamykaním často spôsobené jediným faktorom, ale skôr výsledkom viacerých prevádzkových chýb. Napríklad nezhodné triedy mechanických vlastností skrutiek a matíc, prítomnosť otrepov alebo kovových triesok na povrchu závitu alebo nadmerná sila alebo nadmerná rýchlosť uťahovania počas inštalácie môžu výrazne zvýšiť riziko zadretia.

 

Pri použití elektrického kľúča na vysokorýchlostné uťahovanie{0}} sa teplota závitového páru v krátkom čase prudko zvýši, čo je jednou z typických príčin okamžitého zadretiaspojovacie prvky z nehrdzavejúcej ocele. Okrem toho, neschopnosť udržať maticu kolmo na os skrutky alebo nepoužitie plochej podložky alebo pružinovej podložky môže tiež viesť k lokalizovanej koncentrácii napätia, čo vedie k zadretiu.