Zašto se vijci i matice od nehrđajućeg čelika ne preporučuju koristiti zajedno pod određenim uvjetima?

U industrijskoj montaži i održavanju opreme već dugo postoji izreka da se "vijci od nehrđajućeg čelika ne smiju koristiti s maticama od nehrđajućeg čelika". Važno je naglasiti da ovo nije apsolutni tabu, već prije sažetak inženjerskog iskustva u vezi s rizicima kvarova u određenim radnim uvjetima. Ključni problem je "fenomen začepljenja" spojnica od nehrđajućeg čelika.

 

U primjenama kao što su kriogene prirubnice cjevovoda, tlačne posude i kemijska oprema, kada su vijci i matice od nehrđajućeg čelika dugo bili u uporabi u uvjetima visokog prednaprezanja, tijekom rastavljanja se često javlja jak rotacijski otpor ili čak potpuna nemogućnost njihovog uklanjanja.

 

Ovaj problem je posebno izražen pod statičkim opterećenjem, bez podmazivanja i istim uvjetima spajanja materijala.

 

 

Iz perspektive znanosti o materijalima, nehrđajući čelik ima dobru duktilnost i nisku površinsku tvrdoću. Kada su vijci i matice od nehrđajućeg čelika zategnuti, pasivni film na kontaktnoj površini s navojem lako se uništi pod kombiniranim djelovanjem visokog tlaka i topline trenja, a izložena metalna matrica tada prolazi kroz mikroskopsko prianjanje. Kako se rotacija nastavlja, ovo se prianjanje ponavlja i lomi, što na kraju dovodi do lokalnog "hladnog zavarivanja" niti.

 

Nadalje, tijekom-dugotrajne upotrebe, pričvršćivači podliježu laganoj plastičnoj deformaciji pod opterećenjem, čineći navojne spojeve još čvršćima i dodatno pojačavajući učinak trenja. Prilikom pokušaja rastavljanja unatrag, potrebno je prevladati ne samo konvencionalnu silu trenja, već i dodatni otpor koji stvara prianjanje materijala i deformacija strukture, čime se značajno povećava težina rastavljanja.

 

 

Kako bi se smanjio rizik od zaglavljivanja spojnih elemenata od nehrđajućeg čelika, u inženjerskoj praksi obično se koriste sljedeće metode:

 

Prvo, vjerojatnost prianjanja može se smanjiti korištenjem različitih materijala, kao što je upotreba vijaka od nehrđajućeg čelika s bakrenim maticama ili površinski{0}}tretiranih matica, čime se narušavaju uvjeti prianjanja istog materijala na razini materijala.

 

Drugo, podmazivanje površine navoja prije sastavljanja jedna je od najučinkovitijih metoda. Uobičajena maziva uključuju mast, grafit, molibden disulfid, sredstva protiv -sljepljivanja ili impregnaciju voskom. Ove mjere mogu značajno smanjiti koeficijent trenja i suzbiti porast temperature.

 

Drugo, u okruženjima s visokom-temperaturom ili visokim-opterećenjem, specijalizirana sredstva protiv-sljepljivanja trebala bi se koristiti ponajprije kako bi se spriječilo sinteriranje ili neuspjeh prianjanja u uvjetima povišene temperature.

 

 

U usporedbi sa spojnicama od ugljičnog čelika, spojnice od nehrđajućeg čelika sklonije su zaključavanju, prvenstveno zbog razlika u svojstvima materijala. Uzimajući uobičajeni nehrđajući čelik kao primjer, njegova tvrdoća općenito je niža od tvrdoće ugljičnog čelika stupnja 8,8, ali je njegova duktilnost bolja. Kada je površina navoja oštećena, nehrđajući čelik brzo stvara novi oksidni film koji je otporan na koroziju. Međutim, tijekom zatezanja, ovaj oksidni film se kontinuirano uništava i regenerira, stvarajući lančanu reakciju "uništenja-prianjanja-smicanja-ponovnog-prianjanja," što u konačnici dovodi do zaključavanja.

 

Ovaj fenomen je osobito čest kod spojnih elemenata od nehrđajućeg čelika, aluminijskih legura i legura titana, dok je njegova vjerojatnost relativno niska kod spojnih elemenata od ugljičnog čelika s većom tvrdoćom i manjom duktilnošću.

 

 

U praktičnim primjenama problemi zaključavanja često nisu uzrokovani jednim čimbenikom, već rezultatom više operativnih pogrešaka. Na primjer, neodgovarajuća mehanička svojstva vijaka i matica, prisutnost neravnina ili metalnih strugotina na površini navoja ili prekomjerna sila ili prevelika brzina zatezanja tijekom instalacije mogu značajno povećati rizik od zaklinjenja.

 

Prilikom upotrebe električnog ključa za-brzinsko zatezanje, temperatura navojnog para naglo poraste u kratkom razdoblju, što je jedan od tipičnih uzroka trenutnog blokiranjaspojnice od nehrđajućeg čelika. Nadalje, neuspjeh da se matica drži okomito na os vijka ili neuporaba ravne podloške ili opružne podloške također može dovesti do lokalne koncentracije naprezanja, izazivajući tako zaglavljivanje.