管螺纹的失效现象及其原因分析

管螺纹的失效现象及其原因分析
管螺纹连接是冲击器等钎具产品的主要连接方式之一，在实际的设计过程中由于安装工艺方便和易下管等特点应用十分广泛。

由于其受本身及外界因素的影响，时常会发生各种故障，影响正常的使用。

经过对其失效现象进行分析和调查，发现失效大多发生在螺纹连接位置。

主要变现形式为：螺纹连接处的磨损破坏，螺纹位置的腐蚀性破坏，纹牙折断破坏，连接处管体破坏引起的螺纹破坏等形式。

下面就几种典型的失效进行简单的分析，及个人的一些见解。

螺纹连接处的磨损主要有磨料磨损和符合磨损两大类。

加工过程中未能完全去除的铁屑以及管螺纹在连接与旋出的过程的各种杂物会不可避免的残留在螺纹牙面以及槽内，这些硬质颗粒状杂物对螺纹牙面有切削和摩擦作用，从而是接触面螺纹很快磨损进而改变螺纹的几何尺寸，导致卡钎套、接头脱扣，钻头无故掉入井内等现象的发生。

因此装配过程中的清洁度要求是一个必须要注意的重要指标，必须严格控制好。

管螺纹在工作过程中受到的载荷主要有：自身的重力、螺纹连接后由于预紧力产生的附加载荷、管道内高压气体介质作用下形成的轴向静载荷。

在这些力的共同作用下螺纹连接处会产生较大的接触应力，使得螺纹牙面凸峰产生粘着。

由于接触应力是变化的，这就使得粘着点切开形成磨屑，磨屑在螺纹压面间成为磨料，继而产生磨料磨损，如此循环从而形成了复合磨损。

同样这类磨损也是直接影响螺纹的直接配合尺寸，除了上面说到的提高清洁度要求外，主要还可以通过表面淬火等热处理工艺提高螺纹连接处的硬度，或则将车螺纹工艺提前
到热处理前（以上措施需要理论加实践论证）等合理的适当的增加螺纹的刚性减少磨损现象的产生。

我们退回来的产品我还看到有些管螺纹牙面磨损十分严重几乎磨平了，而且牙面上存在大量的腐蚀性物质，这就是螺纹位置的腐蚀性磨损造成的。

螺纹的管材与管道内的流体（气体和液体）介质中的某些化学成分发生化学反应或则电化学腐蚀，生成的腐蚀物在螺纹牙表面粘附不牢而易脱落，新的螺纹牙表面继续与流体介质发生反应，如此重复过程就使得螺纹处不断被腐蚀，连接处的配合间隙越来越大最终也会出现上面说的脱扣得现象。

解决这一问题我的建议是：采用喷镀技术给管螺纹牙面涂成抗腐蚀性能较好的材料（如镀铜），提高其耐腐蚀性。

除此之外我们还须要和客户沟通好，做好相应的使用指南，确保客户在良好的供气环境下使用我们的产品从而提高其使用寿命。

螺纹脱扣的现象时有发生，我们以前主要是通过给客户建议改用单条螺纹连接的方式，解决问题。

单条螺纹连接的方式在一定程度上也解决了这一问题，但是单条螺纹连接旋入、旋出很不方便。

虽然给客户解决了问题，但是也带来了新的麻烦。

另外之前我也专门分析提到过冲击器外缸的开裂问题，这个问题也一直未能“根治”。

我认为这一问题早期的原因是以上三种现象的复合产生的，而其中任意一种现象持续影响都会产生外缸的开裂。

即管道自身的重力、管道内流体介质的作用产生的轴向载荷，以及螺纹防松的预紧力均作用与螺纹的牙面上，腐蚀性磨损又会使螺纹纹牙的几何尺寸减小、强度降低，当载荷大于螺纹纹牙的屈服极限时，就会产生螺纹处的开裂现象。

除了上面说的措施外我们对螺纹的旋紧力必须
控制好，即控制合理的管螺纹连接件间的间隙，控制合理的螺纹放松预紧间隙。

（可以考虑购买扭矩监测仪控制旋紧力矩）避免旋紧力矩过大而造成外缸开裂现象的产生。

除了上述建议与方法，我们还要从以下几个方面做好预防，从而最大限度的避免此类现象的发生。

一，提高螺纹表面质量，降低其粗糙度值（建议Ra小于1.6，我们目前的粗糙度值在3.2以上。

）尽量采用高精度的数控车床加工螺纹。

如果产生震刀现象坚决停止加工（目前有部分螺纹加工时存在严重震刀现象有实物可参考）。

二，采取有效的密封措施，如严格控制密封圈与外缸之间的过盈量，螺纹配合位置填充适量的黄油或具有密封性能的密封脂填充密封。

三，螺纹加工时避免在螺纹的终端或则始端产生不完整螺纹，防止应力集中的产生而导致的疲劳破坏。

四，制造或购买标准的管螺纹检验工具（目前我们的螺纹实际尺寸与图纸设计相差较大，而且这一现象得到了部分关键质量管理人员的默许，总的原因就是没有标准的检验工具）
总的来说螺纹的失效原因主要是，螺纹表面的质量和上下扣扭矩过大所致。

综上所述，选择合理的螺纹加工方法、合理的热处理工艺、较好的加工设备提高其加工精度、做好上下扣之间的扭矩值大小的实验分析和计算，从而选择合适的上下扣扭矩的上下限等措施是目前我认为可行的有效的防止管螺纹失效的最好途径。

谭景
2014年3月2日。