1、概述

高強度螺栓進行連接，由于受機件或裝備螺栓質量和安裝方面的影響，設備事故常有發生。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，是螺栓本身質量不過關，設計制造過程中出現問題；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，發現各項指標基本合格，這就排除了螺栓的質量問題。排除了安裝現場特殊工況條件，螺栓失效的焦點就落在了安裝施工和調試檢修方面。

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生縫隙，在運行過程中，特別是惡劣工況時，機件的應力比正常時增加約95%，造成螺栓發生脆性斷裂。

螺栓的緊固程度，直接關系著機件或裝備的使用壽命。針對螺栓現狀，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，造成螺栓發生事故。

2、軸力檢測的幾種方法

如今開始嘗試應用一些新的方法來進行高強螺栓軸力的檢測，以保證安裝的質量，下面簡述三種新的檢測方法。

2.1標定法

現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量，在安裝現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字顯示儀表組成。

移動式軸力計主要適用于安裝現場，通過與現場施工的力矩施加工具進行施擰后的預緊力對比，以便及時修正現場施擰扭矩。通過移動式的軸力計對現場施擰工具的標定校驗，為現場施工質量提供了一定的質量保障。

2.2應變法

將應變片貼在被測定物上，使其隨著被測定物的應變一起伸縮，這樣里面的金屬箔材就隨著應變伸長或縮短。很多金屬在機械性地伸長或縮短時電阻會隨之變化。應變片就是應用這個原理，通過測量電阻的變化而對應變進行測定。

應變法是利用應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，使得傳感器內部的應變片發生變化，而產生位移應變。通過上述原理法來測得應變，再由應變和應力之間的關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力關系進行研究探索多年，進入21世紀，市場上已有了螺栓應力超聲測量儀。由于超聲波應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的螺栓進行定期跟蹤檢測，所以發展較快。

超聲應力檢測法的計算原理，首先測量有應力狀態下和無應力狀態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力儀對比，量儀得出的結果很好，誤差極小。

超聲波應力測量儀可以進行螺栓安裝過程中的檢測和對現行服役螺栓軸力的檢測、螺栓在役檢測，可以隨時監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、結束語

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；應變法適用于在螺栓在安裝時預設，在運行過程中，可以進行在線監測或隨時停機檢測。三種方法各有適用之處，需要工程技術人員通盤考慮，設計選擇可靠的方法進行才行。