螺纹接头使用过程咬死故障分析过程
1、查清故障描述
管路接头在使用后或实验后,拆除时发现外套螺母与螺纹接头发生咬死,无法拧动。
回顾安装过程,安装时,先将 2 个挡圈和 1 个O形圈按顺序装入柱塞接头的密封槽内,然后将垫圈放入螺纹接头内,再将柱塞接头插入螺纹接头,柱塞接头安装到位后旋紧外套螺母,通过外套螺母与螺纹接头的螺纹连接将柱塞接头、外套螺母、螺纹接头三者压紧,压紧后利用 O 形圈的变形实现柱面密封,垫圈的变形实现端面密封。
发生咬死的柱塞接头、外套螺母、螺纹接头所用材料均为 1Cr18Ni9Ti,状态为固溶态。
2、失效件宏观观察
为了对管路接头咬死部分进行分析,将管路接头沿着柱塞外径 Φ12 mm 处轴向切开( 由于柱塞接头上套有非金属的挡圈和密封圈,无法从组件的中心线切割) ,采取两端对切的方式进行切割,切割后可以看到失效件的宏观形貌,外套螺母与螺纹接头的螺纹咬合不对称,整体偏向一侧;螺纹接头的螺纹在间隙偏大的一侧有一处存在明显的缺损现象; 柱塞接头虽已进入螺纹接头的内腔,但柱塞的Φ18 mm 圆柱面卡在螺纹接头内孔上端,未压紧铜垫圈。
3、失效件微观观察与测量
为进一步确定咬死原因,对失效件进行扫描电镜微观观察与测量。通过观察可知外套螺母与螺纹接头的螺纹咬合不对称,整体偏向一侧,经测量失效件两侧的螺纹间距相差约 0. 229 mm,这表明外套螺母与螺纹接头轴心偏差明显过大。螺纹接头的螺纹在间隙偏大的一侧有一处存在明显的缺损现象,受损齿形附近存在堆积的多余物,能谱分析结果表明,堆积的多余物与基体成分一致。
对失效件螺纹间隙较小的一侧进行微观观察,可知外套螺母与螺纹接头的螺纹材料多处发生黏着。对铜垫圈与柱塞接头连接处的形貌进行观察,对铜垫圈与柱塞接头之间的距离进行微观测量,测量结果表明两侧的铜垫圈距柱塞接头的距离基本相同,由此说明柱塞接头在安装过程中并未发生偏斜,但柱塞的 Φ18mm 圆柱面卡在螺纹接内孔上端,与铜垫圈直接存在一定间隙,未压紧铜垫圈。
4、螺纹形貌观察
将发生咬死的外套螺母与螺纹接头头用外力分开并分别对螺纹接头、外套螺母的螺纹进行观察,可知,螺纹接头和外套螺母间隙较小侧的螺纹内存在明显的磨损、撕脱痕迹,且内部存在堆积的金属多余物,对多余物进行能谱分析,结果表明与基体成分一致。
由此表明螺纹接头和外套螺母间隙较小侧的螺纹由于结合紧密,材料发生了黏着,在外力分开后表面材料发生了明显的磨损、撕脱和材料转移。而在螺纹接头和外套螺母间隙较大侧的螺纹内磨损程度较小,仅在螺牙处存在明显的磨损现象。
5、失效件金相分析
在螺纹接头和外套螺母上截取金相试样,磨抛后,经王水浸蚀后的组织形貌可观察到,对比标准金相图谱可知,螺纹接头和外套螺母的金相组织为奥氏体,部分晶粒呈孪晶分布,金相组织正常。
6、失效件硬度测量
对螺纹接头和外套螺母进行布氏硬度测量,结果表明螺纹接头和外套螺母的材料硬度符合标准要求。
以上描述了螺纹接头咬死故障的分析动作步骤,后续评估确认我们下一篇展开。
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