马车栓厂--热浸镀锌螺栓应进行去应力退火处理

   热浸镀锌螺栓是输电线路铁塔和电力金具的常用部件，其质量性能的优劣对线路能否安全运行起着重要作用。
　　输电线路铁塔在运行中，由于重载受压或风摆的作用，导致紧固用热浸镀锌螺栓受力不均衡，情况严重时，甚至会发生螺栓脆断、断头，严重威胁输电线路安全运行。2008年年初的雨雪冰冻灾害所造成的输电线路铁塔设施倒塌，在很大程度上就与紧固用热浸镀锌螺栓脆断、断头有关。
　　热浸镀锌螺栓现行处理方式
　　目前，输电线路铁塔用螺栓的加工工艺大致上分为两种：一种是冷镦成型加工工艺，另一种是局部加热热锻成型工艺。
　　冷镦成型加工工艺就是冷镦钢在经过冷拔后，直接在冷镦机上经过镦锻、挤压、切边、缩径，再采用螺纹搓丝方法，使螺纹成型。采用局部加热热锻成型工艺，就是材料在经过冷拔后，切成料段，在高频机上以900摄氏度至1100摄氏度高温进行局部加热，镦锻成六角头，杆部再经冷加工缩径、螺纹滚制加工。
　　加热热锻的原始工艺是将料段在煤炉里进行整根加热。由于此工艺不能满足环保要求,且产品质量难以控制,生产效率过低、成本过高，因此，目前电力行业铁塔螺栓生产厂家所采用的加工工艺，基本上都是局部加热和冷镦成型这两种方法。
　　值得注意的是，很多厂家的螺栓产品，在经过上述两种方式加工后，都不进行去应力退火处理。
　　加工出来的螺栓不经去应力退火处理时，其产品质量参数如下。
　　洛氏硬度。冷镦成型螺栓头部洛氏硬度超出标准，局部加热成型螺栓芯部硬度超出标准。其原因是锻压造成材料塑性、晶粒变形，使硬度提高。
　　拉伸试验。两种工艺加工而成的螺栓经过拉力试验，在承受最大载荷时产生脆断，屈服变形微小，延伸、断口收缩不明显，断口平齐，断裂位置位于螺纹根部，其断裂性质属于脆性断裂。
　　进行去应力退火处理的必要性
　　上述两种加工工艺，都以冷挤压、镦锻、冷缩径方式将螺栓加工成型。但是，冷加工使材料塑性变形，材料组织与性能发生不均匀变化。由于各部分变形不均匀，螺栓会产生残余内应力。螺栓内应力的存在具有时间延迟破坏的特性，即使螺栓被安装使用，在低于屈服强度的拉应力作用下（如风摆、受压、低温），经过一段时间后，仍然可能因疲劳而发生突然断裂，因而存在较大的安全隐患。
　　对上述两种工艺加工的产品所存在的残余应力进行分析后，所得结果如下。
　　1.冷镦成型加工工艺。存在的残余应力包括：原材料冷拉过程中，因冷作硬化而形成的残余应力；螺栓头部成形过程中，因冷成形金属纤维折叠而形成的残余应力；缩径、螺纹挤压成形过程中，因冷作硬化而形成的残余应力。
　　2.局部加热热锻成型工艺。存在的残余应力包括：原材料冷拉过程中，因冷作硬化而形成的残余应力；部分材料在短短几秒钟内被快速加热（900摄氏度以上）、头部热成形、可能的过烧或欠烧而形成的残余应力；加热与未加热的交界部分所产生的残余应力；缩径、螺纹挤压成形过程中，因冷作硬化而形成的残余应力。
　　为此，冷加工后的螺栓必须采取去应力退火工艺，以消除残余应力，使内部组织恢复平衡状态，并调整螺栓强度和硬度，增强螺栓韧性，获得良好的机械性能（如抗拉、抗弯、抗剪、抗疲劳等），最终达到提高螺栓使用寿命的目的。
　　美国标准ASTM A394-05《钢制镀锌输变电铁塔螺栓和螺母》规定，螺栓镀锌前必须进行去应力退火。而在德国标准DIN7990《钢构架拴接用六角螺栓和螺母》中，也规定螺栓的强度等级为4.6及5.6级。这些标准都已规定对热镀锌前的电力铁塔螺栓（强度等级在8.8级以下）必须进行去应力退火处理。
　　为改善热浸镀锌螺栓质量，保证输电线路铁塔安全运行，广东自生电力器材股份有限公司自2008年2月开始，对强度等级在8.8级以下的铁塔用浸镀锌螺栓进行了去应力退火处理。一年来，该公司生产的去应退火螺栓在铁塔安装和线路运行中，未发生过螺栓断裂现象。
　　经拉力试验后，去应力退火螺栓的所有指标参数均能满足标准要求，拉伸断裂时有明显的延伸及断面收缩现象，断口沿U型凹槽正常断裂，从断裂面形状判断，此种断裂属于正常韧性断裂。
　　因此，笔者建议，为保证输电线路铁塔在动荷载下长期安全运行，所有用于铁塔的8.8级以下热浸镀锌螺栓，应采用去应力退火工艺。

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