一、紧固件复验内容
《核级金属材料复验技术要求》中明确要求核安全重要物项用紧固件需进行复验:
1)核1、2、3级(对应RCC-M B篇,C篇及D篇)设备及管道用成品紧固件(含地脚螺栓);
2)S1、S2级(对应RCC-M H篇)管道支承(管道支吊架)及设备支承用成品紧固件;
3)LS级设备及管道中承受载荷的成品紧固件;
4)核级电缆桥架用成品紧固件。
二、试验项目
此部分包括八种试验,分别为成品分析、楔负载、实物拉力、室温拉伸、保证载荷、脱碳、冲击及硬度试验。
三、内容浅析
1、 成品分析
指火花放电原子发射光谱法,将制备好的块状样品作为一个电极,用光源发生器使样品与对电极之间激发发光,并将该光束引入分光计,通过色散元件将光束色散后,对选定的内标线和分析线的强度进行测量。根据标准样品制作的校准曲线,求出分析样品中待测元素的含量。
2、 楔负载试验
针对螺栓和螺钉,在拉力试验机上进行试验,可同时测定螺栓和螺钉成品的抗拉强度Rm及头与无螺纹杆部或螺纹部分交接处的牢固性。
试验装置:夹具、楔垫及螺纹夹具。
试验内容:将楔垫置于螺栓或螺钉头下,紧固件末端拧入内螺纹夹具,按GB/T 228.1的规定进行楔负载拉力试验,试验机夹头的分离速率不应超过25mm/min。拉力试验应持续进行,直至紧固件断裂,测量极限拉力载荷Fm。
3、 实物拉力试验
针对螺杆和螺柱,在拉力试验机上进行试验,用于测定紧固件成品的抗拉强度Rm,也可用于测定断后伸长率Af。
试验装置:夹具及螺纹夹具。
试验内容:对紧固件拧入两个内螺纹夹具,按GB/T 228.1的规定进行拉力试验,试验机夹头的分离速率不应超过25mm/min。拉力试验应持续进行,直至紧固件断裂,测量极限拉力载荷Fm。
4、 室温拉伸试验
室温拉伸试验温度范围一般为10℃-35℃,严格的试验温度控制在23℃±5℃。
试验原理:按照相关产品标准或GB/T 2975的要求切取样坯和制备试样,使用楔形夹头、螺纹夹头、平推夹头、套环夹具等合适的夹具夹持试样,试验在试验机上进行,试验结果结果用引伸仪来测定。试验分为应变速率控制的试验速率(方法A)及应力速率控制的试验速率(方法B)。
方法A:为了减小测定应变速率敏感参数(性能)时的试验速率变化和试验结果测量不确定度。
方法B:试验速率取决于材料特性并应符合GB/T 228要求,如果没有其他规定,在应力达到规定屈服强度的一半之前,可以采取任意的试验速率,超过这点以后的试验速率应满足GB/T 228的规定。
5、 保证载荷
包括两个步骤:实施规定的保证载荷和测量由保证载荷产生的永久拉伸。在拉力试验机上进行。
试验装置:夹具及螺纹夹具。
试验内容:将螺母拧入带螺纹的芯棒,夹头卡住螺母后的移动速度不应超过3mm/min,对螺母施加GB/T 3098.2-2015规定的保证载荷,持续15s,螺母不应脱扣或者破裂。当去除载荷后,应可用手将螺母旋出,或者借助扳手松开螺母(但不应超过半扣)后用手旋出。在试验中如果螺纹芯棒损坏,则该实验作废,并应采用符合规定的芯棒重新进行试验。
6、 脱碳试验
针对碳钢及合金钢紧固件,可测定淬火并回火紧固件的表面脱碳和脱碳层深度。
脱碳试验分为金相法和硬度法,金相法可以测定螺纹全脱碳层的深度G和螺纹未脱碳层的高度E;硬度法可以测定螺纹未脱碳层的高度E和用显微-硬度法测定不完全脱碳。
金相法原理:从完成全部热处理工序,并去除镀层或其他涂层后的紧固件上制取试件,在距离螺纹末端约一个公称直径(1d)、沿螺纹轴心线截取一纵向截面的试件。试件嵌入塑料中或安装在夹具中,之后对其表面进行研磨和抛光,直至可以进行金相试验。将试件置于显微镜下,并放大100倍进行检查。
硬度法原理:按标准制备试件(不需要腐蚀和去除表面镀层),测量1点和2点的维氏硬度。试验力为2.942N(维氏硬度试验HV0.3)。第2点的维氏硬度值等于或大于第1点减去30个维氏单位。螺纹未脱碳层的高度E应符合表18规定的技术要求。
7、 冲击试验
仅对螺纹公称直径大于等于15mm的紧固件(螺母除外)进行,紧固件在冲击载荷作用下折断时吸收能量、纤维断面率和侧膨胀值的测定及韧脆转变曲线的绘制。
试验原理:从尺寸等检验合格的紧固件成品上制取试件,试样尺寸为10mm*10mm*55mm。将规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间,缺口背向打击面放置,用2mm的摆锤刀刃半径进行一次打击试验,测定试样的吸收能量。
试验温度:对于试验温度有规定的,应在规定温度±2℃范围内进行;如果没有规定,室温冲击试验在23℃±5℃范围进行。
8、 硬度试验
分为维氏、布氏及洛氏硬度试验,维氏硬度试验最小载荷为98N,布氏硬度的试验载荷等于30D2,单位为N。
对不能实施拉力试验的紧固件:测定紧固件的硬度;对能实施拉力试验的紧固件:测定紧固件的最高硬度。可以在适当表面,或者螺纹横截面上测定硬度。
布氏硬度原理:对一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面,经规定保持时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕的直径。
布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是具有一定半径的球形,压痕的表面积通过压痕的平均直径和压头直径计算得到。
四、总结
本文对核安全重要物项用紧固件进行了阐述,对复验过程中涉及的项目内容进行了全方面的浅析和汇总,旨在加深相关人员对紧固件复验要求和试验项目的理解,帮助其更好推动工作的开展,最终为保证设备的质量保驾护航。
参考文献
【1】中国核电工程有限公司,核级金属材料复验技术要求,CP04T3085,A版CFC
【2】中国核电工程有限公司,1、2、3级设备用紧固件技术条件,CP04T3015,A版CFC