Выход из строя крепежа при низких температурах часто неправильно понимается. Многие покупатели проверяют прочность на разрыв, предел текучести, покрытие и размер резьбы, но упускают из виду прочность. При комнатной температуре болт может работать нормально. При низкой температуре тот же крепеж может стать менее устойчивым к ударам, вибрации, концентрации напряжений или внезапной нагрузке.

Эта проблема имеет решающее значение при строительстве в холодных регионах, морском оборудовании, установках СПГ, холодильных системах, горнодобывающем оборудовании, ветроэнергетических сооружениях, оборудовании, работающем под давлением, и наружных стальных конструкциях. В этих случаях при выборе крепежа необходимо учитывать как прочность, так и поведение при ударе при низких температурах.

Для покупателей, сравнивающих варианты материалов и прочности, XZ Fastener’s высокопрочные крепления and стандартные крепления страницы являются полезной отправной точкой.

Почему низкая температура изменяет характеристики крепежа

Одной силы недостаточно

Крепеж может иметь высокую прочность на разрыв, но плохую ударную вязкость при низкой температуре. Прочность — это способность материала поглощать энергию до разрушения. Когда прочность недостаточна, крепеж может выйти из строя хрупким образом с незначительной видимой деформацией.

Этот тип сбоя опасен, поскольку он может произойти внезапно. Пластическое разрушение обычно проявляется растяжением, образованием шейки или деформацией перед разрушением. Хрупкий перелом может выглядеть острым и чистым, часто после удара, перегрузки, вибрации или внезапного падения температуры.

Для эксплуатации при низких температурах ударная вязкость должна рассматриваться вместе с классом прочности, химическим составом материала, термической обработкой и применимыми проектными стандартами.

Распространенные виды отказов при холодном обслуживании

Хрупкое разрушение – главная проблема

Выход из строя крепежа при низкой температуре может произойти по нескольким причинам. Наиболее серьезным является хрупкое разрушение, особенно в крепежных изделиях из высокопрочных углеродистых или легированных сталей, не предназначенных для эксплуатации в холодных условиях.

Холодная среда часто сочетает в себе несколько рисков. Болт может одновременно подвергаться воздействию низких температур, вибрации, влажности, напряжению покрытия и изменению предварительной нагрузки.

Выбор материала для низкотемпературного крепежа

Подберите материал в соответствии с температурой эксплуатации

Не каждый крепеж из углеродистой или легированной стали подходит для холодного применения. Некоторые материалы сохраняют прочность лучше, чем другие. Нержавеющая сталь может обеспечить улучшенную коррозионную стойкость и хорошие характеристики при низких температурах во многих применениях, но она все равно должна соответствовать механическим и проектным требованиям.

Варианты материалов см. в разделе XZ Fastener. крепеж из углеродистой стали and крепеж из нержавеющей стали.

Испытания на удар и стандарты

Может потребоваться испытание на удар по Шарпи

Для низкотемпературных применений спецификации проекта могут потребовать проведения испытаний на удар по Шарпи с V-образным надрезом. В ходе этого испытания измеряется энергия, поглощенная образцом во время разрушения при определенной температуре.

Требуемая температура испытания и поглощенная энергия должны определяться стандартом проекта, техническими условиями или применимыми нормами. Покупатели не должны предполагать, что обычный сертификат материала подтверждает устойчивость к ударным нагрузкам при низких температурах, если в сертификате четко не указаны необходимые испытания.

Для критически важных проектов испытания на удар должны быть указаны в RFQ и заказе на поставку до начала производства.

Риск покрытия и водородной хрупкости

Качество поверхности должно быть тщательно проверено.

Низкотемпературные крепежные детали часто требуют защиты от коррозии, особенно в наружных, морских или промышленных условиях. Однако процесс нанесения покрытия должен соответствовать прочности материала и риску отказа.

Нанесение гальваники на высокопрочные крепежные детали может привести к риску водородного охрупчивания, если контроль процесса не осуществляется должным образом. В некоторых случаях в зависимости от стандартов и условий эксплуатации можно рассмотреть возможность использования чешуек цинка, горячего цинкования, механического покрытия, PTFE или нержавеющей стали.

Для выбора покрытие просмотрите XZ Fastener. различные крепеж с покрытием.

Факторы проектирования и установки

Избегайте концентрации стресса

Выбор низкотемпературного крепежа – это не только материальный вопрос. Качество конструкции и монтажа соединений также влияет на риск.

Важные элементы управления включают в себя:

1. Избегайте резких переходов, поврежденной резьбы и некачественных скруглений.
2. Используйте правильный сорт гайки и шайбу.
3. Подтвердите длину зацепления резьбы.
4. Контролируйте момент затяжки и смазку.
5. Избегайте чрезмерной затяжки высокопрочных креплений.
6. Защищайте резьбу от ударов во время транспортировки.
7. Разделяйте партии и отслеживайте номера плавок.
8. Убедитесь, что толщина покрытия не создает проблем с посадкой резьбы.

При холодной эксплуатации небольшой дефект может стать отправной точкой разрушения. Поэтому проверка должна включать качество резьбы, повреждение поверхности, твердость, состояние покрытия и отслеживаемость документов.

RFQ Контрольный список для низкотемпературных крепежных изделий

Информацию покупатели должны предоставить

Полный RFQ должен включать:

• Тип крепежа, стандарт, размер и чертеж, если применимо.
• Марка материала и применимый низкотемпературный стандарт.
• Минимальная рабочая температура.
• Требуемая температура испытания на удар и приемочное значение.
• Требования к растяжению, текучести, твердости и пробной нагрузке.
• Требования к гайке, шайбе и сборке.
• Требования к качеству поверхности и контролю водородного охрупчивания.
• Требование сертификата, например MTC или EN 10204 3.1.
• Требования к отслеживанию партий и маркировке.
• Замечания по применению, включая вибрацию, удары, коррозию и метод установки.

Для крепежа для холодного обслуживания, предназначенного для конкретного проекта, отправьте чертежи, стандарты и условия работы через XZ Fastener Свяжитесь с нами.

Заключительная рекомендация

Выход из строя крепежа при низких температурах обычно вызван не только выбором размера. Основной риск связан с выбором крепежа с достаточной прочностью, но недостаточной вязкостью для рабочей температуры.

Для обычных внутренних сборок могут быть приемлемы стандартные крепления. Для конструкций в холодных регионах, оборудования СПГ, морских сервисов, холодильных систем, горнодобывающего оборудования или оборудования, нагруженного ударными нагрузками, покупатели должны определить требования к низкотемпературной ударной вязкости перед заказом.

Самый безопасный подход — указать рабочую температуру, марку материала, испытания на удар, систему покрытия, сертификаты и отслеживаемость на этапе RFQ. Это помогает предотвратить хрупкие разрушения, сбои при установке и дорогостоящую замену на месте после того, как крепеж уже введен в эксплуатацию.