Proč se za určitých podmínek nedoporučuje používat šrouby a matice z nerezové oceli společně?

V průmyslové montáži a údržbě zařízení již dlouhou dobu platí rčení, že „nerezové šrouby by se neměly používat s nerezovými maticemi“. Je důležité zdůraznit, že se nejedná o absolutní tabu, ale spíše o souhrn inženýrských zkušeností ohledně rizik selhání za konkrétních pracovních podmínek. Hlavním problémem je „fenomén dávení“ spojovacích prvků z nerezové oceli.

 

V aplikacích, jako jsou kryogenní potrubní příruby, tlakové nádoby a chemická zařízení, kdy šrouby a matice z nerezové oceli byly dlouhou dobu v provozu za podmínek vysokého předpětí, často dochází při demontáži k silnému rotačnímu odporu nebo dokonce úplné neschopnosti je odstranit.

 

Tento problém je zvláště výrazný při statickém zatížení, bez mazání a za stejných podmínek spojování materiálu.

 

 

Z hlediska vědy o materiálech má nerezová ocel dobrou tažnost a nízkou povrchovou tvrdost. Když jsou šrouby a matice z nerezové oceli utaženy, pasivační film na kontaktním povrchu se závitem je snadno zničen kombinovaným působením vysokého tlaku a třecího tepla a exponovaná kovová matrice pak podléhá mikroskopické adhezi. Jak rotace pokračuje, tato adheze opakovaně nastává a je stříhána, což případně vede k lokalizovanému "svaření za studena" závitů.

 

Během dlouhodobé{0}}provozu navíc spojovací prvky podléhají mírné plastické deformaci pod zatížením, díky čemuž jsou závitové spoje ještě pevnější a dále se zesiluje třecí efekt. Při pokusu o zpětnou demontáž je nutné překonat nejen konvenční třecí sílu, ale i dodatečný odpor vznikající adhezí materiálu a strukturální deformací, čímž se výrazně zvyšuje obtížnost demontáže.

 

 

Pro snížení rizika zadření u spojovacích prvků z nerezové oceli se v technické praxi běžně používají následující metody:

 

Za prvé, pravděpodobnost adheze lze snížit použitím odlišných materiálů, jako je použití šroubů z nerezové oceli s měděnými maticemi nebo maticemi s povrchovou -úpravou, čímž se naruší podmínky adheze stejného materiálu na úrovni materiálu.

 

Za druhé, mazání povrchu závitu před montáží je jednou z nejúčinnějších metod. Mezi běžná maziva patří mazivo, grafit, sirník molybdeničitý, prostředky proti zadření nebo impregnace voskem. Tato opatření mohou výrazně snížit koeficient tření a potlačit nárůst teploty.

 

Za druhé, v prostředí s vysokou-teplotou nebo vysokým{1}}zátěžem by se měly přednostně používat specializované prostředky proti zadření, aby se zabránilo slinování nebo selhání adheze za podmínek zvýšené teploty.

 

 

Ve srovnání s upevňovacími prvky z uhlíkové oceli jsou upevňovací prvky z nerezové oceli náchylnější k uzamčení, především kvůli rozdílům ve vlastnostech materiálu. Vezmeme-li jako příklad běžnou nerezovou ocel, její tvrdost je obecně nižší než u uhlíkové oceli třídy 8,8, ale její tažnost je lepší. Když je povrch závitu poškozen, nerezová ocel rychle vytvoří nový oxidový film, který odolává korozi. Během utahování se však tento oxidový film neustále ničí a regeneruje a vytváří řetězovou reakci „destrukce-adheze-smyku-znovu-adheze, která nakonec vede k uzamčení.

 

Tento jev je zvláště běžný u spojovacích prvků z nerezové oceli, hliníkové slitiny a titanové slitiny, zatímco jeho pravděpodobnost je relativně nízká u spojovacích prvků z uhlíkové oceli s vyšší tvrdostí a nižší tažností.

 

 

V praktických aplikacích nejsou problémy se zamykáním často způsobeny jediným faktorem, ale spíše výsledkem více provozních chyb. Například neodpovídající třídy mechanických vlastností šroubů a matic, přítomnost otřepů nebo kovových třísek na povrchu závitu nebo nadměrná síla nebo nadměrná rychlost utahování během instalace mohou výrazně zvýšit riziko zadření.

 

Při použití elektrického klíče pro vysokorychlostní{0}}utahování se teplota závitového páru během krátké doby prudce zvýší, což je jedna z typických příčin okamžitého zadřenínerezové spojovací prvky. Kromě toho, nedržení matice kolmo k ose šroubu nebo nepoužití ploché podložky nebo pružné podložky může také vést k lokalizované koncentraci napětí, a tím k zadření.