尿素厂3W-2BA2液氨泵压盖拧入式螺栓断裂原因分析
取压阀压盖螺栓断裂分析
取压阀压盖螺栓断裂分析张毅（国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司）摘要某取压阀压盖螺栓在使用过程中发生了断裂，通过试验分析了螺栓断裂的原因"结果表明：螺栓在安装过程中预紧力过大产生了塑性变形；Cr-Mn系不锈钢螺栓耐蚀性较差，在长期的使用过程中,周围含有S、C1元素的介质流到螺栓表面,导致存在应力集中的光杆与六角头过渡部位发生了硫化物和C1-应力腐蚀开裂"建议按设计要求确定螺栓材料，并依据相关标准和规程控制预紧力"关键词螺栓取压阀预紧力断裂应力腐蚀中图分类号TQ055.3+8文献标识码B螺栓广泛应用于结构的连接、紧固及密封等场合。
作为一种缺口型零件，螺栓在缺口部位（如螺杆根部、螺纹根部等%易产生应力集中现象[1]"螺栓的断裂失效可导致结构、设备等出现安全隐患，并引发重大事故"螺栓的断裂首先与螺栓材料的力学性能、组织等有关（其次与螺栓的工作应力有关,如预紧力大小、应力集中等"同时螺栓工作环境下的腐蚀介质、介质浓度及温度等因素也会影响螺栓的使用性能[2]"某取压阀压盖螺栓在使用过程中发生了断裂，为了确定失效原因,对螺栓断裂部位和未断裂部位取样，并进行宏观检查、化学成分分析、硬度测定、金相组织分析、断口形貌及能谱分析等一系列试验,分析了断裂的原因,并提出了改进措施。
1运行工况取压阀压盖螺栓使用约5年后,4根螺栓中有2根发生了断裂，其主要技术参数如下：取压阀介质02取压阀中的氧气压力6.0MPa规格必!）—!%!—设计材料B8（3"4）文章编号0254-6094（2020）06-0866-062试验结果与分析2.1宏观检查图1为4根螺栓的形貌。
由图1a可见，1*和2#螺栓为完好螺栓，螺纹根部均存在褐色垢物,螺栓性能等级为8.8级；3#螺栓断裂于无螺纹的光杆与六角头的过渡部位，断口形貌如图lc所示，可见断口整体较平整，最后断裂区凹凸不平,整体无明显塑性变形，同时断口表面附着有褐色垢物;4#螺栓螺纹和光杆部位均存在腐蚀，断裂于光杆处,断口表面附着有褐色垢物,如图ld、e 所示。
液氨泵考察报告
考察报告考察目的：高压液氨泵与一甲泵高压螺栓断裂情况交流与探讨及如何通过设备结构改造和更新提高设备安全运行的可靠性分析，学习和了解同行两台设备使用、管理及检修情况。
结合我公司具体情况对两台设备制定一些必要措施。
考察时间：2009.5-2009.5考察地点：潍坊生建压缩机厂、山东齐鲁一化、山东鲁南化肥厂、合肥通用机械研究所、合肥建业机械有限公司考察人：2009.5.12早6：30从迁化出发于下午3：00左右到达潍坊生建压缩机厂接待我们的是备件销售处的马明彩处长，表明来意后，马处长委派曹主任安排我们与技术处于宏志见面。
首先介绍我公司一甲泵、氨泵结构，运行管理和检修及高压螺栓断裂情况。
于高工对我们提出的问题进行了认真的分析，提出了意见和建议：1、我公司泵型为第一代产品，结构设计上存在一些弊端。
从潍坊生建目前出厂的产品使用来看，未发生过类似螺栓断裂问题。
2、关于螺栓断裂问题，对方不排除螺栓质量缺陷，氨泵和一甲泵用的高压螺栓与高压管道用的高压螺栓因使用条件存在根本差别，虽然工艺压力条件相同，但前者在运行过程中因存在交变应力（压力从1.7MPa-20 MPa之间波动），上下活门尼龙垫片容易冷流变形，进一步加剧了螺栓的交变应力，降低了螺栓的抗疲劳强度；同时使螺栓组受力不均，有可能使受力较大螺栓断裂造成泄漏。
3、氨泵泵体活门及压套组件，与我厂产品差距较大，建议与更新泵体同时进行。
4、因原一甲泵泵体四通结构，存在压缩流体应力集中，容易产生无法修复的裂纹，致使泵体报废，更换较频繁。
5、据我们了解，进出液弯管因交变应力介质局部湍流，导致焊口开裂，母材裂纹，弯管报废，更换较频繁，这种老型泵维修费用比现行泵要高得多。
双方就氨泵泵体更换方案达成共识。
一甲泵改造方案原则上按现行结构进行，但考虑到我厂大隆产品，外形结构尺寸与现行的泵体比较尺寸较大，改造耗材量大，费用较高；双方又探讨了一甲泵整体更新方案，在保留电机和减速机的条件下，改造可比更新节省1/3。
史上最全螺钉孔开裂的原因及最强解决方案之欧阳文创编
塑料制品螺钉孔开裂的原因及解决方案螺钉孔开裂现象一般发生在脆性材料或应力敏感材料或易产生内应力的材料中，如ABS，PC，PC/ABS合金等，分析导致螺钉孔开裂的原因，应该从产品设计（模具设计及模具加工）-原料-加工工艺三方面出发。
1. 产品设计方面①尽量避免在实心螺丝柱上直接打孔或攻丝，设计产品时设计成空心螺丝柱；②螺丝柱壁厚（肉厚）不够，适当增加壁厚或柱高较高时设置加强筋；③直角孔口导致攻丝时受力不均，孔口顶端开倒角，孔底也设计倒角；④适当减小螺纹设计余量，余量过大会导致拧入螺丝或攻丝过程中对螺丝柱压力增大；⑤模具设计问题，导致注塑件的内应力集中在螺丝孔处；⑥熔接痕（夹水线）位于螺丝孔处，对于这种情况，也可通过调机处理得到解决；⑦成型较大塑料圆孔时，由于模具型芯采用硬质合金材料，塑料孔收缩不均导致产生内应力，螺纹孔一般不出现这种情况⑧对于有金属内嵌螺纹的产品而言，由于塑料比金属的收缩率大，嵌件冷却后容易撑裂柱子，应根据两种材质的线胀系数及温度变化范围，计算出半径方向上的间隙为0.3～0.4mm左右；⑨对于接触水的有金属内嵌螺纹的产品而言，应确保产品冷却后金属嵌件嵌入紧密，生锈也会导致螺纹柱开裂；⑩对于形状复杂或者薄壁产品，增大浇注口尺寸，模具浇注口短而粗有利于减少压力损失，改善注塑条件2. 原料问题：①原料质量差，回收料（水口料、环保料）含量大；②原料本身不含回收料，供应商造粒时工艺不当导致原料降解；③原料本身无质量问题，牌号选择不当，改用改性料或高韧性牌号；④原料本身无质量问题，不同厂家的原料有微小但对产品质量影响很大的差别；⑤某些色母料会加剧内应力问题，仍是原料选择问题；⑥原料中加玻纤可提高强度；⑦原料水分含量过高，未充分干燥或吸湿导致加工过程中原料降解，韧性降低；3. 加工工艺的问题：（请专业调机师傅调机）①提高模具温度，改善熔体流动条件，增强熔接痕强度；②减小注射压力及保压压力，减少内应力的产生；③在玻璃化温度以下对制品进行充分热处理，释放内应力，处理时间视处理介质而定；4.其他外部条件（补充说明）① 根据不同材质的料件设定相匹配的热熔参数（温度、预热时间、下压时间、稳定可控的气压）；。
泵体端盖螺栓失效分析
对转动 ，使螺栓松 动发生 偏移 ，２号 和 ３号位 置正是 螺栓
发生偏 移后在一对剪力 矩 的作用 下两处 与螺纹孔发 生激烈 摩擦 ，出现了这两处 磨损 由于螺栓发 生偏移 ，在 螺栓 根
位 置
ｆ 恂、 Ｃ 平 ｕ Ａ１ Ｖ Ｗ Ｚ ｒ Ｂ Ｓ ｎ Ｐ ｂ ０ ０ ７ｎ ０８ Ｑ ０２ ０ ６＜： ０ ． １ １ ０ ０ Ｑ０ ３＜１． ０＜１．０ １ Ｑ０ ４ ＜ ｎ ０ ０ ０１ ００ ０ ０ ０１
则就 可能有 液体从间隙 中倒流 回去 。
示 。紧固螺栓 的断裂 位置是 在靠近螺 栓的顶 部 ，而在 螺栓 的不 同位 置有不 同的磨损 ，从螺 栓 的整体 可 以看 出此 螺栓
使用 时间并不是很 久。根据宏 观照片对具 体 的磨 损位置 作
出初 步分析如 下 ：
紧固螺栓是双螺杆泵 叶轮端盖 的重要 紧 固件起着 紧 固
动 洛氏硬度计上测定 洛氏硬度 ；对截面 上的不 同 的两 点进
行 了化 学成分的测试 。分析分析试样发生断裂 的原 因。
观察图 ２ ：失效 螺栓 的螺纹上的两处非常清晰 的磨损痕
迹 。而其中一处磨损接近螺栓顶部，另一处则与第一处磨损成
２ 实 验 记 录
２ １宏观 检测 ．
紧固螺 栓发生断裂的宏观 的形貌照片分别如 图 １ 所 ～３
１０的另一面靠近断面处 ，其他各处螺纹无明显 的磨损，则很 ８。
容易推出这两处是 由一对剪力矩造成的。而根据此紧固螺栓的
工作环境和功能 ，它应该主要承受的是拉应力 ，不应承受剪力 的作用 ，这是此螺栓 的失效的—个重要原因。
＊作者简介 ：许敬年 （９ ５ ，男 ，实验师 ，主要从 事材料成 型与控制工程方面的研究 。Ｅ １ ６ ～） ～ｍａｌ ｈ ａｇｉ０ ０ ６ ．ｏ ｉ ：ｚｕ ｎ ｚ５０ ＠１ ３ ｃｒ ｎ ｈｔ ｔｐ ｜ ．ｍａ ｔｑ ｃｍ ・９ Ｒ ｃ ｓｅ ．ｏ ７・
“2002.8.3”液氨泄漏事故案例分析
If you want to live an ordinary life, you will encounter ordinary setbacks.模板参考（页眉可删）“2002.8.3”液氨泄漏事故案例分析2002 年8 月3 日, 湖北某氮肥厂尿素车间主厂房工段发生了一起较为严重的液氨泄漏事故, 事故发生后, 由于处理及时,措施得当, 未造成人员伤亡, 但因为生产系统紧急停车, 经济损失5 万多元。
一、事故经过8 月3 日10 时30 分左右, 该主厂房工段泵房岗位1 号高压液氨泵因泵头内漏严重, 准备更换泵头。
操作工接工段指令顺利倒入2 号泵生产后, 开始对1 号泵进行置换。
当操作工逐渐关小1 号泵进口第一截止阀时, 突然, 紧连着该阀的起备用作用的第二截止阀压盖开始发生泄漏, 旋即该处垫片被冲出, 泄漏量瞬间增大。
幸亏该操作工事先戴好了防毒面具, 待该操作工摸索走出泵房岗位时, 整个泵房已被不断翻滚着的氨雾笼罩住。
而此时,现场内仍有20 多台机泵仍在正常运转之中, 若出现一点火星,将有可能引起爆燃。
正在现场指挥作业的车间主任立即跑到配电室切断了电源, 迫使系统紧急停车, 避免了事态进一步扩大。
该岗位的另一操作工也迅速背上氧气呼吸器冲入现场,将该泵液氨进口总管线上的截止阀强行关闭, 用最短的时间及时止住了系统内液氨继续泄漏。
现场其他人员则迅速砸开消防箱, 取出消防带将消防水引至现场, 冲洗泄漏的阀门, 稀释、吸收地面氨水, 现场氯雾在20 多分钟后方才逐渐消失。
二、事故原因分析事故发生后, 该厂安全部门人员立即赶到了现场, 随后组织生产部等相关单位人员对事故原因进行了调查分析, 确认:1、该1 号液氨泵出口第二高压截止阀严重内漏, 当操作工关小该泵进口第一截止阀后, 包括第二截止阀在内的一小段中压管线内压力骤然升高, 导致第二截止阀压盖垫子超压冲出,液氨大量外漏, 迫使系统紧急停车。
假若该垫未能及时被冲破, 后果可能将更加严重。
紧固件螺栓断裂常见原因分析
紧固件螺栓断裂的原因有多种多样,归纳来说,一般螺栓的损坏由应力因数、疲劳、腐蚀和氢脆等原因形成。
1、应力因数超过常规应力(超应力)由剪切、拉伸、弯曲和压缩中的任一个或其组合而产生。
大多数设计人员首先考虑的是拉伸负荷、预紧力和附加实用载荷的组合。
预紧力基本是内部的和静态的,它使接合组件受压。
实用载荷是外部的,--般是施加在紧固件上的循环(往复)力。
拉伸负荷试图将接合组件抗开。
当这些负荷超过螺栓的屈服极限时,螺栓从弹性变形变为塑性区,导致螺栓永久变形,因此在外部负荷除去时不能再恢复原先的状态。
类似原因,如果螺栓上的外负荷超过其极限抗拉强度,螺栓将断裂。
螺栓拧紧是靠预紧力扭转得来的。
在安装时,过量的扭矩导致超扭矩,同时也使紧固件受到了超应力而降低了紧固件的轴向抗拉强度,即在连续扭转的螺栓与直接受张力拉伸的相同螺栓相比,屈服值比较低。
这样,螺栓有可能在不到相应标准的最小抗拉强度时就出现屈服。
扭转力矩大可以使螺栓预紧力增大.使接合松弛相应减少。
为了增加锁紧力,预紧力一般采取上限。
这样,除非屈服强度和极限抗拉强度之间差异数目很小,一般螺栓不会因扭转而出现屈服现象。
剪切负荷对螺栓纵轴方向施加一个垂直的力。
剪切应力分为单剪应力和双剪应力。
从经验数据来讲,极限单剪应力大约是极限抗拉应力的65%。
许多设计人员优选剪切负荷,因为它利用了螺栓的抗拉和抗剪强度,它主要起类似销钉的作用,使受剪切的紧固件形成相对简单的联接.缺点是剪切联接使用范围小而且剪切联接不能经常使用,因其要求更多的材料和空间。
我们]知道,材料的组成成分和精度也起一定的决定性。
但是,将抗拉应力转换成剪切负荷的材料数据往往却是得不到的。
紧固件预紧力影响剪切联接的整体性。
预紧力越低,在与螺栓接触时接合层越易滑动。
剪切负荷能力通过乘以橫平面数计算(一个剪切平面通称单剪,两个剪切平面通称双剪),这些平面应该是无螺纹螺栓的横截面。
我们不提倡设计通过螺纹的剪切,因为紧固件的剪切强度可在横截面变化时被应力集中克服。
紧固螺栓开裂原因分析
2 螺栓开裂原因分析
2. 1 螺栓受力分析 螺栓在安装过程中 ,安装力矩克服的主要是螺
旋副产生的摩擦力矩 、螺旋副正压力分力产生的分
力矩和螺栓头底面产生的摩擦力矩[5] 。螺栓在一定
拧紧力矩作用下所产生的轴向拉力 P0 可通过下式 计算[6 ] :
P0
= d2
2M
tan (α+β)
+
2μ( D3 3 ( ຫໍສະໝຸດ 2 -Key words : bolt ; overload f ract ure ; f rictio n coefficient
0 引 言
某紧固螺栓材料为 30CrMnSiA 钢 ,表面镀镉 , 经调质 和除 氢处 理 , 其 抗拉 强 度 要 求 在 1 050 ～ 1 200 M Pa范围内 。该螺栓采用 150 N ·m 的定力 扳手进行紧固 ,安装前需在螺纹孔表面涂覆 TB0629 锌黄丙烯酸聚氨酯底漆 。
试样 检测位置
1#
中心
边缘
2#
中心
边缘
显微硬度/ HV0. 2
352. 8 352. 2 339. 5 346. 6
354. 4 353. 3 346. 1 353. 2
355. 6 360. 6 353. 8 361. 2
抗拉强度 / MPa 1 152 1 155 1 126 1 152
( a) 宏观特征
1. 5 结果分析 由以上的结果可知 ,两螺栓原始裂纹断口微观
形貌均为韧窝断裂特征 ,且也无陈旧性裂纹断口 ,可 以判断螺栓开裂性质为过载开裂 。螺栓的过载开裂 主要与两方面因素有关[4] :材质和应力水平 。试验 结果表明 ,螺栓显微组织和显微硬度正常 ,由硬度值 换算的抗拉强度值也在规定的范围值之内 ,且断口 上也未见夹杂等冶金缺陷 ,由此可知 ,螺栓的开裂与 材质无关 ,而与受到较大的应力有关 。
螺栓断裂原因分析及预防
螺栓断裂原因分析及预防摘要：本文通过对失效螺栓及同批次的零件进行理化分析和无损检测。
对断裂件进行了宏观、微观断口观察、金相组织检查、硬度、化学成分、破坏拉力等一系列试验，经分析找出螺栓失效原因，并提出预防措施。
关键词：螺栓断裂回火脆化螺栓作为飞机上重要的紧固件，其发生断裂危害较大。
我厂修理过程中使用的螺栓主要为M4、M5、M6、M8和M10等规格，然而在某产品装配和停放过程中，某批次30CrMnSiA M8的螺栓先后发生脆性断裂。
引起工厂高度重视，因为螺栓发生脆断，不论是氢脆断裂，还是热处理造成的脆性断裂大都与“批次性”问题有关，涉及数量多，危害大，组织专业人员对螺栓在装配过程中及装配一段时间后发生断裂的原因进行了分析，并对后续的预防工作，提出了建议和方案。
1 宏观、微观检查对断裂螺栓进行宏观观察：发现断裂位置接近于第一扣螺纹处见（图1）。
断裂处螺纹表面未发现有明显的机械接触痕迹，如压坑、啃刀、划伤等表面缺陷，也未发现热处理表面烧蚀痕迹、螺纹变形等现象，没有局部麻点、剥蚀等缺陷。
断裂螺栓螺纹牙底呈线性起源，放射棱线粗大，断口附近无明显宏观塑性变形，断口齐平，呈暗灰色，断面粗糙，具有金属光泽（图2）。
图1断裂螺栓图2螺栓断口图3 螺栓整体形貌对裂纹断口进行观察，断口特征呈现以沿晶为主＋韧窝的混合断裂形貌，且断口源区未见冶金和加工等产生的缺陷。
对同批次的螺栓抽样进行了磁粉检测，在螺纹的根部没有发现表面或近表面裂纹，对螺栓进行X射线检测，也没有发现内部缺陷。
同批螺栓见图3。
2 材质检验2.1成份分析抽取同批次的螺栓去掉镀层后制取化学粉末，采用碳、硫联合测定仪对碳、硫含量进行了检测，利用QSN750光谱仪对其它元素进行了检测，结果见(表1)，螺栓的化学成分符合技术要求，但含碳量较高。
表1 化学成份检测结果表2.2 金相分析在靠近断口位置切取金相试样，镶嵌、磨抛、腐蚀后，显微镜对试样进行组织观察，螺栓显微组织为较粗大的回火马氏体（图4）。
尿素高压氨泵运行中的故障及处理措施
尿素高压氨泵运行中的故障及处理措施张进荣，李小燕，范天祥（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川750026）摘要：针对国产化大化肥装置试车运行过程中高压氨泵多级离心泵出现的故障，进行原因分析并给出处理措施，消除了国产化高压氨泵运行中的不稳定因素，为国产化高压氨泵长期稳定运行奠定基础。
关键词：国产化大化肥；高压氨泵；多级离心泵；故障；处理措施中图分类号：TE964文献标识码：A文章编号：1673-5285（2019）08-0110-03DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2019.08.027*收稿日期：2019-05-08作者简介：张进荣（1979-），男，工程师，2002年毕业于宁夏大学机械设计制造及其自动化专业，现在中国石油宁夏石化公司化肥三厂工作，邮箱：123187472@ 。
表1高压甲铵离心泵主要性能参数项目参数项目参数规格型号HTDB100-80-10stg轴功率/kW 898流量/（m 3·h -1）117输入转速/（r ·min -1）2980泵转速/（r ·min -1）6750输出转速/（r ·min -1）6750扬程/m 2696增速比 2.256叶轮级数10电机型号YBS560-2（W ）入口压力/MPa 2.5电机功率/kW 1120出口压力/MPa17.9电机转速/（r ·min -1）980我国自20世纪70年代引进的大型氮肥装置，专利技术和关键技术均受制于国外，为了研发我国自主知识产权的国产化大化肥工艺技术，2009年中国石油启动45/80国产大化肥项目重大科研专项开发，研发自主知识产权的合成氨、尿素工艺包，并建设了中国石油宁夏石化公司第三套化肥装置，合成氨装置生产能力1500t/d ，尿素装置生产能力2640t/d ，全部关键设备实现国产化。
其中尿素装置高压氨泵是首台国产化高速高压多级离心式高压氨泵，其作用为合成送来的液氨，通过高压氨泵从2.5MPa 加压到17.9MPa ，注入高压喷射器，然后进入高压甲铵冷凝器顶部。
重要厂用水泵螺栓紧固件断裂的原因分析及处理
重要厂用水泵螺栓紧固件断裂的原因分析及处理发布时间：2021-12-28T09:00:30.758Z 来源：《中国科技人才》2021年第24期作者：薛峰吴为华唐宾阳[导读] 2021年7月，X电站维修人员现场执行1台重要厂用水泵轴封水泄漏量调整过程中，发现盘根压盖螺柱断裂，立即停泵对该螺柱进行了更换，针对此次盘根压盖螺柱断裂事件，分析及确定导致螺柱断裂的原因，提出相应的处理方案，防止类似事件重发。
薛峰吴为华唐宾阳福建宁德核电有限公司机电部福建省福鼎市摘要：2021年7月，X电站维修人员现场执行1台重要厂用水泵轴封水泄漏量调整过程中，发现盘根压盖螺柱断裂，立即停泵对该螺柱进行了更换，针对此次盘根压盖螺柱断裂事件，分析及确定导致螺柱断裂的原因，提出相应的处理方案，防止类似事件重发。
关键字：重要厂用水泵；螺柱；断裂 Cause analysis and treatment of bolt fastener fracture of important service water pump Xue Feng, Wu Wei hua，Tang Binyang (Fuding City, Fujian Province, electromechanical Department of Fujian Ningde Nuclear Power Co., Ltd.) Abstract: in July 2021, the maintenance personnel of x power station found that the packing gland stud was broken and immediately stopped the pump to replace the stud, In view of the packing gland stud fracture event, the causes of stud fracture are analyzed and determined, and the corresponding treatment scheme is put forward to prevent the recurrence of similar events. Key words: important service water pump stud fracture1.概述重要厂用水泵（SEC泵）是核电站的重要设备，为核电站设备冷却水系统RRI/SEC热交换器服务，将核岛各种设备和乏燃料散发的热量最终传递到自然界（大海），是核岛的最终热阱。
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尿素厂1#液氨泵上盲板拧入式
高压螺栓断裂原因分析
我公司尿素厂使用三台高压液氨泵为3W-2BA2型卧式三柱塞泵，其主要技术参数：
柱塞直径85mm
柱塞行程240mm
进口压力 1.7MPa
出口压力22Mpa（生产指标20 Mpa）
流量24m3/h
柱塞往复次数105次/分（改造后120次/分）
主电机功率215KW
该泵为上海大隆机器厂制造，1978年8月投入运行，运行状况一直较好，1991年2月更新的泵体后至2009年4月9日共投用18年（含备车时间），2003年4月为提高打液量高速齿数由27变为29，中速轴齿数由72变为70，往复次数由105次/分提高到120次/分，因1#泵打量大大部分时间在运行。
2008年11月系统大修时更换了12条M30*155的拧入式高压螺栓，规定一年半更换一次，09年3月12日-18日设备单体大修时没有更换（未到6个月）。
单体大修后，开停车4次累计运行505小时。
一、事故经过
2009年4月9日2：55 1#氨泵东侧缸发生1条高压螺栓断裂，1条打弯（螺母飞出），2条带缸体底扣甩出，缸盖飞出砸破厂房房顶的恶性事故，造成大量液氨泄露，系统被迫停车。
断裂部位在压盖下面，为旋入端后1至2丝扣之间。
二、宏观断口分析
断口截面与螺栓弯曲的中轴线基本垂直，起始位为旋入端后1至2丝扣底径向下撕裂3mm左右转截面整体断裂，有明显的表面光滑、颜色较深的疲劳区与较粗糙的、光亮的瞬断区之分。
呈现明显的交变载荷下的金属疲劳断裂特征。
三、螺栓强度校核
1.螺栓拉力变动幅度计算
（1）螺栓承受最大工作载荷F：
F=1/4*（ΠD2.p）/Z
=1/4*3.14*952*20/4
=35423N
（2）螺栓承受最小工作载荷F’:
F’=1/4*（ΠD2.p’）/Z
=1/4*3.14*952*1.7/4
=3011N
（3）螺栓拉力变动幅度F s：
F s=0.5*K C*（F-F’）
=0.5*0.85*(35423-3011)
=13775N
式中，K C为螺栓连接的刚度系数，K C =0.85（尼龙垫）
1.1 螺栓危险断面计算：
d=30mm P=3.5
螺纹部分计算面积
A=561mm2
1.2螺栓应力幅计算：
σ= F s /A
=13775/561
=24.55 MPa
1.3许用应力幅计算：
原螺栓材质：40Cr 机械性能10.9级
则：σb=1000 MPa σs=900 MPa σ-1=0.32σb=320 MPa
极限应力幅公式：
σlim=（ε* K1*K3/K2）.σ-1
式中ε---尺寸系数，取0.69
K1---螺纹制造工艺系数，取1.25
K2---螺纹应力集中系数，取5.2
K3---螺纹牙受力不均系数，取1.5
σlim=（0.69*1.25*1.5/5.2）*320
=79.615 MPa
安全系数取Sa=2.5
许用应力幅
[σ]=79.615/2.5=31.864 MPa
改用螺栓：材质35CrMo 机械性能8.8级
则：σb=800 MPa σs=640 MPa σ-1=0.32σb=256 MPa
极限应力幅公式：
σlim=（ε* K1*K3/K2）.σ-1
=（0.69*1.25*1.5/5.2）*256
=63.69 MPa
安全系数取Sa=2.5
许用应力幅
[σ]= 63.69/2.5=25.4 MPa
通过以上计算可以比较：
对于原设计螺栓
[σ]= 31.864 MPa >σ=24.55 MPa
设计是可靠的。
对于改用螺栓
[σ]=25.4 MPa >σ=24.55 MPa
改用是安全的。
四、综合分析：
1、断裂的螺栓其螺杆材质为35CrMo经分析材料的化学成分和机械性能符合国家
标准（见检验报告），因此该螺栓的选材是合理的。
2、经查调度值班日志，此泵大修后一直开车正常，因填料微漏倒车三次，说明
其它部位检修质量良好。
3、经查验设备装配图经并联系厂家原螺栓为大隆厂标DL89-64，IM30*85，材质
40Cr。
无法查证从何时起材质变为35CrMo，性能等级8.8级，H标准，而且
一直延续至今。
（见螺栓强度校核）
4、大隆厂标设计螺纹拧入深度35mm，改用H标准后螺纹拧入深度24mm，相比之下
螺纹拧入深度差11mm，并不是主要原因。
5、出口活门采用上、下2个材质为尼龙6的角形垫密封，增加了压紧力的弹性。
致使螺栓预紧后，压盖压不实，降低了垫片系统的刚度，从而相应提高了螺栓的应力幅，降低了螺栓的抗疲劳强度。
6、采用合理的制作工艺，利用材料的塑性成型，其抗疲劳强度比车制螺栓提高
35%左右，如滚制刀具磨损会产生微观缺陷及牙型半角误差，会降低抗疲劳强度。
7、从断口的位置和断口的形状可以看出该螺栓的断裂为典型的低应力疲劳断裂。
断口无明显的塑性变形，裂纹源不明显。
从断口看裂纹扩展至临界尺寸（约整个截面的65%），产生瞬时失稳断裂，形成瞬逝区。
断口部位并非螺栓最小截面，且抗拉强度经唐山检验符合国标，可以断定并不是因为螺栓承受负荷过大而断裂。
由于液氨压力在1.7Mpa-20Mpa之间波动，此泵拧入式螺栓所承受的负荷为交变拉伸应力，此应力时刻在变化着（240次/分），由于螺栓承受的是交变负荷，因此主要原因是低应力疲劳而造成的单个螺栓断裂。
8、加工过程中螺纹根部产生微观缺陷（在磁粉或着色检测过程中肉眼无法辨识
的），会大大加速这一进程，缩短螺栓的使用寿命。
9、螺栓热处理的状态及金相组织是否符合热处理要求，对抗疲劳影响较大，须
提请国家权威检验部门进一步分析验证。
五、处理措施
1、拧入栓的拧入部分端面光杆为适应泵体内螺纹的深度，达到拧入深度≥螺纹
直径的要求，将H15-67标准的拧入式高压螺栓光杆部分减少10mm，螺纹长度增加10mm。
2、拧入螺栓材质为35CrMoA，采用H标准，强度等级为10.9级，并制定出标准。
3、控制螺栓预紧力（通常450N.M-500N.M）基本一致，购置一台扭力扳手。
4、进一步考察螺栓供应商的制造工艺和检验标准、方法，确定质量稳定可靠的
供应商。
5、降低螺栓的刚度或增加垫片的刚度，有利于提高螺栓的抗疲劳强度。
6、提高螺栓组件及垫片的加工精度，有利于提高螺栓的抗疲劳强度。
7、拧入螺栓的周期控制：累计运转5000h，更换合格的新螺栓。
8、严禁用管钳、锤击拆装螺栓，以免对其造成损伤。
9、在液氨缓冲槽至高泵之间加一道球阀，确保球阀开关迅速。
10、对其它氨泵、一甲泵高压螺栓进行全面排查彻底消除隐患。
11、尽快改造一台一甲泵泵体（1#、3#先改一台），可以避免弯头裂纹，螺栓断裂，
提高垫片密封性能。
12、1#、3#氨泵按厂家设计更换整体泵体（包含所有组合件及密封垫）。
13、针对95年尿塔事故三种高压管线（包括焊接）缺陷，利用停车机会全面检测
整改消除隐患。