利用全橋測量法采集螺栓預(yù)緊力數(shù)據(jù)

崔健

摘 要：介紹了加氫反應(yīng)器頭蓋主螺栓緊固及應(yīng)變測量方法，對利用全橋法采集螺栓預(yù)緊力數(shù)值和測量方法作了介紹。

關(guān)鍵詞：加氫反應(yīng)器；液壓拉伸器；螺栓；全橋應(yīng)變測量法；應(yīng)變

根據(jù)壓力容器驗(yàn)收技術(shù)條件，加氫反應(yīng)器在水壓試驗(yàn)前頭蓋法蘭需要通過螺栓聯(lián)接預(yù)緊并保證受力均勻，最終預(yù)緊力符合要求噸位，確保頭蓋法蘭密封性[1]。文章主要闡述應(yīng)用全橋法通過多次循序、逐級采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，科學(xué)、直觀的調(diào)整預(yù)緊力施加，保證頭蓋法蘭密封成功。

1 螺栓緊固方法

加氫反應(yīng)器屬于高溫高壓設(shè)備，工作時(shí)頭蓋法蘭、八角密封墊片和螺栓會產(chǎn)生熱變形，因此通過施加符合工藝要求的螺栓預(yù)緊力來保證密封性[2]。目前加氫反應(yīng)器螺栓緊固主要手段為液壓螺栓拉伸器。

2 螺栓預(yù)緊力測量方法及原理

2.1 螺栓預(yù)緊力測量方法

測量設(shè)備選用直角電阻應(yīng)變片、預(yù)調(diào)平衡箱和YJ-25型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。粘貼在螺栓上的應(yīng)變片受到外力作用時(shí)其輸出電壓也產(chǎn)生變化，通過靜態(tài)電阻應(yīng)變儀放大及A/D轉(zhuǎn)換后，在靜態(tài)電阻應(yīng)變儀屏幕顯示相應(yīng)應(yīng)變值[3]。

2.2 螺栓預(yù)緊力測量原理

直流放大器采集應(yīng)變數(shù)值容易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，在實(shí)際應(yīng)用中多采用交流放大器對信號放大處理[4]。

選用全橋等臂測量電路進(jìn)行應(yīng)變測量時(shí)，測量電橋中R1、R2、R3、R4均為工作應(yīng)變片，且四個(gè)橋臂電阻值均相等，即R1=R2=R3=R4，如圖1。

3 螺栓預(yù)緊力測試過程及分析

液壓拉伸器緊固螺栓時(shí)根據(jù)設(shè)定預(yù)緊力分四級油壓逐漸遞增，第一級為預(yù)緊力的40%，第二級為預(yù)緊力的60%，第三級為預(yù)緊力的80%，第四級為預(yù)緊力的100%。緊固螺栓要按照“對稱排序，十字交叉、循序分級”的原則，緊固完畢后利用卡尺檢查法蘭面是否平行，保證各螺栓受力均勻。

緊固過程中由于液壓拉伸器與螺栓數(shù)量不等，在緊固某組螺栓時(shí)將影響相鄰螺栓載荷，產(chǎn)生彈性交叉干擾。通過對螺栓編號，采用對角方式加載拉伸力，能夠得到均勻、準(zhǔn)確的螺栓預(yù)緊力。

把合法蘭給定參數(shù)如下：八角墊密封；M90×3雙頭螺栓；數(shù)量：16個(gè)；工藝要求螺栓預(yù)緊力：96-106噸/個(gè)，螺栓緊固順序依次為 1-3-2-4-1，如圖2所示，加載方式見表1。

在實(shí)際緊固螺栓過程中，第1組螺栓按最大限定噸位加載并調(diào)勻。第3組螺栓按工藝要求噸位的1.4倍加載；第2組螺栓按工藝要求噸位的1.3倍加載；第4組螺栓按工藝要求噸位的1.2倍加載。緊固一圈后，從各組螺栓的剩余噸位表中可以看到第1、3組的螺栓噸位不夠；第2組的螺栓噸位接近要求的工藝值。重新按緊固順序把合，校驗(yàn)各螺栓應(yīng)變值直到取值均勻并滿足工藝要求。

4 結(jié)束語

多年的工程實(shí)踐證明通過全橋應(yīng)變法測量高強(qiáng)度螺栓的工作應(yīng)變進(jìn)而推算應(yīng)力是行之有效的，可以保證頭蓋法蘭密封效果，得到科學(xué)、有效的預(yù)緊力數(shù)值。

參考文獻(xiàn)

[1]葉紅，顏廷武，劉元?jiǎng)?法蘭連接中的螺栓預(yù)緊力[J].有色礦冶，2005（3）.

[2]李建江.裝配過程中螺栓預(yù)緊力的控制[J].工程機(jī)械，2010（7）.

[3]天津大學(xué)材料力學(xué)教研室電測組.電阻應(yīng)變儀測試技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，1980.

[4]張如一.應(yīng)變電測與傳感器[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.