高强螺栓常用轴力检测方法

1、概述
高强度螺栓进行连接，由于受机件或装备螺栓质量和安装方面的影响，设备事故常有发生。其中，螺栓预紧力不足，造成螺栓松动，机件或装备运行振动过大，螺栓在长期服役下，剪切断裂，终造成重大事故的比例较大。究其原因，首先，是螺栓本身质量不过关，设计制造过程中出现问题；其次，就是在安装及维护过程中螺栓预紧力不足，运行过程中振动造成的。
在螺栓断裂失效的案例中，通过检查螺栓化学成分、力学性能、金相组织等，发现各项指标基本合格，这就排除了螺栓的质量问题。排除了安装现场特殊工况条件，螺栓失效的焦点就落在了安装施工和调试检修方面。
在安装过程中，如果螺栓预载荷超过了范围上限，螺栓会发生塑性变形，甚至被拉断；如果螺栓预载荷小于范围下限，两连接部件中间会产生缝隙，在运行过程中，特别是恶劣工况时，机件的应力比正常时增加约95%，造成螺栓发生脆性断裂。
螺栓的紧固程度，直接关系着机件或装备的使用寿命。针对螺栓现状，必须对已安装的螺栓进行轴力检测；且劳动强度大、预紧力测量的误差等原因，造成螺栓发生事故。
2、轴力检测的几种方法
如今开始尝试应用一些新的方法来进行高强螺栓轴力的检测，以保证安装的质量，下面简述三种新的检测方法。
2.1标定法
现通常所说的拉力标定器就是轴力计。为了保证高强度螺栓连接副的安装质量，在安装现场用于检测轴力的移动式轴力计，由轮辐式压力传感器和与之配套的数字显示仪表组成。
移动式轴力计主要适用于安装现场，通过与现场施工的力矩施加工具进行施拧后的预紧力对比，以便及时修正现场施拧扭矩。通过移动式的轴力计对现场施拧工具的标定校验，为现场施工质量提供了一定的质量保障。
2.2应变法
将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。
应变法是利用应变片组成惠斯通电桥的工作原理，然后对其进行封装，形成螺栓轴力传感器装置，然后将传感器安装在螺栓和被连接件的中间，在螺栓和传感器中间放置垫片使传感器受力均匀。由于传感器受到螺栓预紧力的压挤作用，使得传感器内部的应变片发生变化，而产生位移应变。通过上述原理法来测得应变，再由应变和应力之间的关系从而计算出预紧力。
2.3 超声波测量法
人们在理论上对声波与应力关系进行研究探索多年，进入21世纪，市场上已有了螺栓应力超声测量仪。由于超声波应力测量方法可直接测量，且精度高，测量简便，尤其是可以在役状态的螺栓进行定期跟踪检测，所以发展较快。
超声应力检测法的计算原理，首先测量有应力状态下和无应力状态下超声波传导来回需要的声时；再用扭矩机、拉伸机分别与超声应力仪对比，量仪得出的结果很好，误差极小。
超声波应力测量仪可以进行螺栓安装过程中的检测和对现行服役螺栓轴力的检测、螺栓在役检测，可以随时监测机件运行的螺栓预紧力，起到保护装备或车辆安全运行的重要作用。
3、结语
总之，标定法适用范围仅仅在安装过程中；超声测量法适用在役螺栓轴力的检测；应变法适用于在螺栓在安装时预设，在运行过程中，可以进行在线监测或随时停机检测。三种方法各有适用之处，需要工程技术人员通盘考虑，设计选择可靠的方法进行才行。