高強度ボルトが壊れるのはなぜですか?{0}

私たちは無意識のうちに、ボルトの強度が高いほど壊れにくいと考えています。しかし、これは当てはまりません-それどころか、高強度ボルト-通常のボルトよりも頻繁に破損しますが、この現象の背後には重要なロジックがあります。

まず、重要な原則を明確にする必要があります。ボルトの強度が高いほど、硬度も高くなります (これらは正の相関関係があります)。一方、硬度が高くなるほど、靭性は低くなります（これらは負の相関関係にあります）。これは、高強度ボルトは伸びが低いことを意味します。-応力が限界を超えると、通常のボルトのように最初に大きく変形してから破損するのではなく、直接脆性破壊が発生します。さらに重要なことは、高強度ボルトは本質的に高荷重シナリオで使用され、その機械的特性の範囲に適合するように設計されていることです。-誤った操作や異常な使用条件により実際の応力が限界を超えた場合、破壊が発生する可能性があります。低負荷環境では、コストを抑えるために通常のボルトを使用できるため、高強度ボルトを使用する必要はありません。これが、高強度ボルトが頻繁に破損する主な理由です。-これが{11}}原因です。

高強度ボルトの破損の具体的な原因には、主に次のカテゴリが含まれます。{0}

1. 組立過負荷破壊

高力ボルトの締結の基本は、「ボルト後端のねじ山を回転させて押し付ける」のではなく、ナットを締め付けて所定の予圧（ゆるみ止め力）を発生させてボルトに引張力を与えることです。{0}その締め付けトルクには明確な標準パラメータがあり、通常はボルト素材の降伏強度の約 75% に制御されます。-このトルクによりボルトにわずかな弾性変形が生じ、その変形によって生じる逆張力が予圧となります。締付けトルクが標準範囲を超えると、ボルトに過大な引張荷重がかかり、過負荷破壊に直結します。

締め付けトルクを制御するには、合理的な現場での取り付けプロセス設計、正確な取り付けツール（トルク レンチ、トルク マルチプライヤーなど）、勤務前に正式な訓練を受けたオペレータ（ツール パラメータを正確に読み取り、設定できなければなりません）という 3 つの条件が必要です。{0}}異なる精度レベルのトルク レンチには異なる許容差があり、通常は ±4%10% (20% ではありません) であることに注意してください。電源や空気圧などの条件が安定しており、ツールが校正有効期間内にある場合にのみ、許容差が破損の危険を引き起こしません。許容範囲を超えるとトルク異常が発生する可能性があります。

2. 摩擦係数の変動による破壊

ときボルトとナットねじが噛み合うと、摩擦係数が実際の予圧に影響します。{0}同じトルクを設定した場合でも、摩擦係数の変動により予圧がばらつきます。摩擦係数が十分に考慮されず、トルクパラメータのみに依存すると、予圧不足または過負荷が発生する可能性があります。摩擦係数が大きすぎると、同じトルクでも予圧が小さすぎます（緩みの原因となる可能性があります）。摩擦係数が小さすぎると、同じトルクでも予圧が大きくなりすぎます（破損の原因となります）。

産業シナリオでは、摩擦係数の低下の一般的な原因は不正な潤滑です。一部の工場では、組み立てを容易にするために、タルカムパウダー、通常の潤滑油などをボルトのネジ山に塗布しています。これにより摩擦が低減され、ねじ込みが容易になりますが、摩擦係数が大幅に低下するため、同じトルクでも予圧が基準を大幅に超えてしまい、最終的には破損につながります。正しいアプローチは、ランダムな潤滑剤の代わりに特殊な焼き付き防止剤（ボルトの材質に適合する必要がある）を使用することです。-

3.疲労破壊

疲労破壊は、高強度ボルトの最も隠れた破損モードです。-強度の高いボルト-には、破壊の前に明らかな兆候はなく、静止状態または作業状態で突然発生する可能性があります。また、破断箇所はヘッドとシャンク間の移行フィレットやねじの谷底などの応力集中部に集中しています。

このタイプの破損の主な原因は、「疲労限界を超えて使用すること」です。高強度ボルトには高い付加価値がありますが、一部の企業はコストを節約するためにボルトを無期限に再利用します。{0}使用回数や交互荷重が疲労限界を超えると、ボルト内部に微小亀裂が徐々に発生し、最終的には疲労破壊に至ります。したがって、高力ボルトの包括的な定期検査（磁粉検査、超音波検査など）は「まれに必要」ではなく、非常に必要です。{3}

4. 締め付け不足による破損

「しっかり締められていない」ボルトには応力がかからないと思われますが、実は緩みによって生じる隙間によって破壊が発生することがあります。たとえば、2 本のドリルパイプを高力ボルトで接続し、地面に下向きに掘削する場合、ボルトが完全に締められていないと、大きな隙間が生じます。-掘削の高トルクがドリル パイプを通じて伝達されると、このクリアランスによりボルトは追加のせん断力と交互の衝撃力に耐えることになります。-これらの力は、ボルトの設計耐力範囲をはるかに超えています。 ボルト、最終的には骨折につながります。基本的に、締め付けが不十分なボルトは「引張部材」から「せん断および衝撃部材」に変化し、耐荷重タイプを超えて破損します。-

5. 品質問題による破損

標準以下の材料または熱処理プロセスは後天的な品質問題であり、破壊の直接の原因となります。

標準以下の材料: 要件を満たさない鋼種を使用する (構造用合金鋼を通常の炭素鋼に置き換えるなど)、または材料に不純物や亀裂などの固有の欠陥がある。

標準以下の熱処理プロセス: 焼き入れ温度や焼き戻し時間などのパラメータの逸脱により、ボルトの機械的特性が不適格になります (硬度は高いが靭性が非常に低いなど)。

このような問題は、材料調達（材料証明書の確認）、生産工程（熱処理工程の監視）、工場検査（機械的特性試験）を厳格に管理することで完全に解決できます。