1、概述
高強度螺栓進行連接，由于受機件或裝備螺栓質(zhì)量和安裝方面的影響，設(shè)備事故常有發(fā)生。其中，螺栓預緊力不足，造成螺栓松動，機件或裝備運行振動過大，螺栓在長期服役下，剪切斷裂，終造成重大事故的比例較大。究其原因，首先，是螺栓本身質(zhì)量不過關(guān)，設(shè)計制造過程中出現(xiàn)問題；其次，就是在安裝及維護過程中螺栓預緊力不足，運行過程中振動造成的。
在螺栓斷裂失效的案例中，通過檢查螺栓化學成分、力學性能、金相組織等，發(fā)現(xiàn)各項指標基本合格，這就排除了螺栓的質(zhì)量問題。排除了安裝現(xiàn)場特殊工況條件，螺栓失效的焦點就落在了安裝施工和調(diào)試檢修方面。
在安裝過程中，如果螺栓預載荷超過了范圍上限，螺栓會發(fā)生塑性變形，甚至被拉斷；如果螺栓預載荷小于范圍下限，兩連接部件中間會產(chǎn)生縫隙，在運行過程中，特別是惡劣工況時，機件的應(yīng)力比正常時增加約95%，造成螺栓發(fā)生脆性斷裂。
螺栓的緊固程度，直接關(guān)系著機件或裝備的使用壽命。針對螺栓現(xiàn)狀，必須對已安裝的螺栓進行軸力檢測；且勞動強度大、預緊力測量的誤差等原因，造成螺栓發(fā)生事故。
2、軸力檢測的幾種方法
如今開始嘗試應(yīng)用一些新的方法來進行高強螺栓軸力的檢測，以保證安裝的質(zhì)量，下面簡述三種新的檢測方法。
2.1標定法
現(xiàn)通常所說的拉力標定器就是軸力計。為了保證高強度螺栓連接副的安裝質(zhì)量，在安裝現(xiàn)場用于檢測軸力的移動式軸力計，由輪輻式壓力傳感器和與之配套的數(shù)字顯示儀表組成。
移動式軸力計主要適用于安裝現(xiàn)場，通過與現(xiàn)場施工的力矩施加工具進行施擰后的預緊力對比，以便及時修正現(xiàn)場施擰扭矩。通過移動式的軸力計對現(xiàn)場施擰工具的標定校驗，為現(xiàn)場施工質(zhì)量提供了一定的質(zhì)量保障。
2.2應(yīng)變法
將應(yīng)變片貼在被測定物上，使其隨著被測定物的應(yīng)變一起伸縮，這樣里面的金屬箔材就隨著應(yīng)變伸長或縮短。很多金屬在機械性地伸長或縮短時電阻會隨之變化。應(yīng)變片就是應(yīng)用這個原理，通過測量電阻的變化而對應(yīng)變進行測定。
應(yīng)變法是利用應(yīng)變片組成惠斯通電橋的工作原理，然后對其進行封裝，形成螺栓軸力傳感器裝置，然后將傳感器安裝在螺栓和被連接件的中間，在螺栓和傳感器中間放置墊片使傳感器受力均勻。由于傳感器受到螺栓預緊力的壓擠作用，使得傳感器內(nèi)部的應(yīng)變片發(fā)生變化，而產(chǎn)生位移應(yīng)變。通過上述原理法來測得應(yīng)變，再由應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系從而計算出預緊力。
2.3 超聲波測量法
人們在理論上對聲波與應(yīng)力關(guān)系進行研究探索多年，進入21世紀，市場上已有了螺栓應(yīng)力超聲測量儀。由于超聲波應(yīng)力測量方法可直接測量，且精度高，測量簡便，尤其是可以在役狀態(tài)的螺栓進行定期跟蹤檢測，所以發(fā)展較快。
超聲應(yīng)力檢測法的計算原理，首先測量有應(yīng)力狀態(tài)下和無應(yīng)力狀態(tài)下超聲波傳導來回需要的聲時；再用扭矩機、拉伸機分別與超聲應(yīng)力儀對比，量儀得出的結(jié)果很好，誤差極小。
超聲波應(yīng)力測量儀可以進行螺栓安裝過程中的檢測和對現(xiàn)行服役螺栓軸力的檢測、螺栓在役檢測，可以隨時監(jiān)測機件運行的螺栓預緊力，起到保護裝備或車輛安全運行的重要作用。
3、結(jié)語
總之，標定法適用范圍僅僅在安裝過程中；超聲測量法適用在役螺栓軸力的檢測；應(yīng)變法適用于在螺栓在安裝時預設(shè)，在運行過程中，可以進行在線監(jiān)測或隨時停機檢測。三種方法各有適用之處，需要工程技術(shù)人員通盤考慮，設(shè)計選擇可靠的方法進行才行。