Рым-болты Производители

Знание отрасли

Снижение предельной рабочей нагрузки при угловой нагрузке — наиболее неправильно понимаемый аспект спецификации рым-болта

В каждом каталоге рым-болтов указан предел рабочей нагрузки (WLL), но это значение применяется исключительно к линейной осевой нагрузке, то есть нагрузка действует непосредственно вдоль оси хвостовика, а проушина ориентирована перпендикулярно направлению нагрузки. На практике конфигурации такелажа и подъема редко достигают идеального осевого выравнивания, а WLL быстро ухудшается при отклонении угла нагрузки от вертикали. Это снижение не является буфером запаса прочности — это структурная необходимость, вызванная изгибающим напряжением, возникающим в зоне перехода от хвостовика к проушине, которая является местом наибольшего напряжения во всем крепеже при внеосевой нагрузке.

ASME B30.26 и эквивалентные европейские стандарты (EN 1677-1) публикуют коэффициенты снижения номинальных характеристик, которые должны применяться к номинальной максимальной нагрузке на основе угла между направлением нагрузки и осью хвостовика рым-болта. Снижение номинальных характеристик является нелинейным и более резким, чем ожидает большинство пользователей:

Решением для применений, требующих угловой нагрузки, является плечо (или воротник). рым-болт , где обработанный фланец у основания хвостовика передает изгибающий момент на сопрягаемую поверхность, а не концентрирует его в месте соединения резьбы с хвостовиком. Рым-болты с плечевым креплением обеспечивают более высокий предел допустимой нагрузки при углах до 45° и являются подходящей спецификацией для конфигураций многоветвевых строп, где угол нагрузки невозможно контролировать. Простые рым-болты без выступа следует использовать только для прямых вертикальных подъемников, где можно гарантировать геометрию — условие, которое при использовании в полевых условиях встречается реже, чем можно предположить по каталожным фотографиям.

Выбор марки нержавеющей стали для рым-болтов — 304, 316 и дуплекс в коррозионно-активной среде

Рым-болты из нержавеющей стали часто указываются для наружных, морских и химических сред на том основании, что «нержавеющая сталь устойчива к коррозии» - без различия между марками, фактические коррозионные характеристики которых в конкретных средах различаются на порядок. Каждая из трех марок, наиболее подходящих для рым-болтов, имеет отдельный профиль коррозионной стойкости, который определяет срок службы в конкретных условиях воздействия, а выбор неправильной марки приводит либо к преждевременному разрушению из-за точечной коррозии, либо к ненужным затратам.

304 класс (1.4301/18-8)

Наиболее широко доступная и экономически эффективная марка нержавеющей стали 304 обеспечивает хорошую устойчивость к атмосферной коррозии и подходит для внутренних промышленных помещений, оборудования пищевой промышленности и воздействия пресной воды. Его критическим ограничением является подверженность питтинговой коррозии, вызванной хлоридами: в прибрежных районах с концентрацией солевого тумана выше 200 мг/м²/день на рым-болтах из нержавеющей стали 304 в течение 12–18 месяцев развивается питтинг, обычно на основании резьбы, где обработка поверхности более шероховатая, а пассивный слой легче разрушается. Корень резьбы также является местом наибольшего напряжения в крепеже, а это означает, что питтинг там непосредственно снижает усталостную долговечность, а не является поверхностным поверхностным эффектом.

Ранг 316 (1.4401/316 Морской)

Добавление 2–3% молибдена в 316 повышает критическую температуру питтинговой коррозии в хлоридных средах примерно с 15°C (для 304) до более 30°C и увеличивает порог критической концентрации хлоридов в 3–5 раз. Это делает 316 подходящим выбором для морского оборудования, оснастки лодок, доков и прибрежной архитектуры. Он не застрахован от точечной коррозии — в щелях, например, когда хвостовик рым-болта проходит через палубную арматуру и прижимается к разнородному металлу при постоянной влажности, щелевая коррозия 316 остается риском — но в открытой морской атмосфере он обеспечивает значительно более длительный срок службы без технического обслуживания, чем 304.

Дуплекс 2205 (1.4462)

Дуплексная нержавеющая сталь имеет эквивалентное число стойкости к точечной коррозии (PREN) примерно 35 по сравнению с 25 для 316 и 18 для 304 в сочетании с пределом прочности на разрыв 620–780 МПа по сравнению с 515–690 МПа для 316. Для рым-болтов на море, на химических заводах или в промышленных средах с высоким содержанием хлоридов, где ограничены как коррозионная стойкость, так и несущая способность, дуплекс позволяет использовать крепеж меньшего диаметра, чтобы выдерживать тот же WLL с большим запасом коррозионной стойкости. Компромиссом является стоимость (обычно в 1,5–2 раза дороже 316) и меньшая обрабатываемость — дуплекс быстро затвердевает во время нарезания резьбы, что требует более острого инструмента и более низких скоростей резания, чем аустенитные сплавы. Компания Suzhou Anzhikou Hardware Technology Co., Ltd. производит рым-болты из нержавеющей стали всех трех марок, при этом сертификация материалов отслеживается для партии плавки и входной проверки химического состава в рамках процесса управления качеством ISO 9001:2015.

Требования к глубине зацепления резьбы и сопрягаемой поверхности для рым-болтов в конструкциях

Рым-болт создает свою грузоподъемность за счет резьбового зацепления между его хвостовиком и резьбовым отверстием или гайкой, в которую он установлен, и адекватность этого зацепления полностью зависит от прочности на сдвиг нарезаемого материала и длины резьбы, находящейся в контакте. Рым-болт из нержавеющей стали, рассчитанный на осевую максимальную нагрузку 500 кг, достигает этого номинала только при установке на минимальную глубину зацепления в стальную конструкцию соответствующего класса прочности. Один и тот же болт с проушиной, установленный в литой алюминий, мягкую бронзу или в глухое резьбовое отверстие недостаточной глубины, может сорвать сопрягаемую резьбу при незначительной номинальной нагрузке — без каких-либо внешних признаков пониженной мощности.

Рекомендации по минимальному зацеплению резьбы для рым-болтов, установленных в строительных конструкциях, зависят как от материала болта, так и от прочности материала, нарезаемого резьбой. Общие рекомендации стандартов на конструкционный крепеж следующие:

• Сталь, врезанная в сталь (соответствующего класса прочности): минимальное зацепление 1,0× диаметр болта; это базовый уровень, от которого все остальные материалы экстраполируются вверх
• Рым-болт из нержавеющей стали в алюминиевую конструкцию: минимальный диаметр болта 1,5×, со спиральной резьбовой вставкой (Helicoil или эквивалентной), настоятельно рекомендуется для предотвращения истирания алюминиевой резьбы о хвостовик из нержавеющей стали во время установки
• В чугун или серый чугун: минимальный диаметр болта 2,0× из-за низкой прочности чугуна на растяжение и сдвиг; Режим хрупкого разрушения серого чугуна означает, что срыв резьбы происходит внезапно, без предварительного предупреждения об удлинении.
• В древесину или композитную древесину: рым-болтs should never rely on direct thread engagement into wood for lifting applications; a through-bolt with washer and nut on the reverse face is the minimum acceptable configuration, with a backup plate distributing load across a larger bearing area

Состояние сопрягаемой поверхности у основания хвостовика рым-болта также влияет на распределение нагрузки. Рым-болт с буртиком требует полного контакта между поверхностью фланца и монтажной поверхностью для передачи изгибающей составляющей угловых нагрузок. Зазор между буртиком и поверхностью, вызванный неперпендикулярным резьбовым отверстием, препятствием на поверхности или неадекватным зацеплением резьбы, означает, что буртик не может выполнять свою функцию распределения нагрузки, а крепеж конструктивно ведет себя как простой рым-болт независимо от геометрии буртика. Проверка плоскостности и перпендикулярности поверхности при установке — обязательный этап, который часто не упоминается в инструкциях по установке на месте.

Усталостное разрушение рым-болтов из нержавеющей стали — почему статическая WLL не прогнозирует циклический срок службы

Рым-болты, используемые в динамических подъемных устройствах — подъемниках, кранах, точках крепления вибрирующего оборудования или повторяющихся операциях по сборке и перемещению — подвергаются циклической нагрузке, которая накапливает усталостные повреждения со скоростью, совершенно не связанной со статической полной нагрузкой. Рым-болт из нержавеющей стали, который выдерживает полную номинальную статическую нагрузку без видимых повреждений, может образовать усталостную трещину в месте перехода от хвостовика к проушине в течение тысяч циклов нагрузки при нагрузках значительно ниже 50 % от допустимого предела нагрузки, в зависимости от коэффициента концентрации напряжений при такой геометрии и соотношения напряжений в цикле нагружения. Усталостные трещины в нержавеющей стали растут без значительной пластической деформации и не дают визуального предупреждения перед разрушением, что делает усталость доминирующим необнаруженным видом разрушения при циклическом применении рым-болтов.

Радиус перехода от хвостовика к проушине является основной геометрической переменной, которая контролирует усталостную долговечность. Небольшой переходной радиус, характерный для рым-болтов, у которых проушина приварена или обжата к хвостовику, а не откована целиком, действует как концентрация напряжений, которая усиливает локальное циклическое напряжение в 2,5–4,0 раза (Kt) по сравнению с кованым переходником с большим радиусом. Для рым-болта из нержавеющей стали 316 с пределом выносливости гладкого стержня около 200 МПа значение Kt, равное 3,0, снижает эффективный предел усталости при переходе примерно до 67 МПа — это означает, что циклические нагрузки, превышающие 67 МПа в корневом сечении, приведут к конечному усталостному разрушению независимо от отношения нагрузки к статической рабочей нагрузке.

Несколько практических мер напрямую улучшают усталостные характеристики рым-болтов при динамической эксплуатации:

• Укажите кованые, а не изготовленные рым-болты. для циклических применений — ковка обеспечивает непрерывный поток зерна от хвостовика к проушине и позволяет оптимизировать радиус перехода в матрице, тогда как сварные или прессованные конструкции создают зоны термического влияния и резкие изменения геометрии, которые являются местами возникновения усталости.
• Установите интервалы проверки на основе количества циклов. а не календарное время — рым-болт, совершающий 20 подъемов в день, накапливает больше усталостных повреждений за один месяц, чем тот же болт, совершающий 2 подъема в неделю в течение года; Графики циклических проверок отражают фактическое накопление повреждений
• Примените магнитопорошковый или проникающий контроль красителей. в зонах перехода хвостовика к проушине и в зонах биения резьбы — это два места, где усталостные трещины возникают в более чем 90% зарегистрированных усталостных отказов рым-болтов, а методы контроля поверхности могут обнаружить трещины глубиной 0,5 мм до их распространения до критического размера.
• Снижение номинальной нагрузки на 25–50 % для циклических применений. включая более 10 000 циклов нагрузки в течение расчетного срока службы — этот консервативный подход уменьшает диапазон напряжений в критическом поперечном сечении и непропорционально увеличивает усталостную долговечность, поскольку усталостная долговечность увеличивается примерно в кубе уменьшения диапазона напряжений.

Для клиентов, которым требуются рым-болты из нержавеющей стали с документально подтвержденным соответствием размеров и материалов для критически важных для безопасности циклических применений, компания Suzhou Anzhikou Hardware Technology Co., Ltd. предоставляет полную документацию по отслеживанию от сырья до готовой продукции, поддерживаемую сертифицированной системой качества ISO 9001: 2015 и полным спектром собственного испытательного оборудования, что позволяет экспортным клиентам в 40 странах соответствовать требованиям входного контроля и прослеживаемости их собственных нормативных рамок без привлечения дополнительных сторонних поставщиков. сертификация.