螺丝钉与螺栓检测技术详解

螺丝钉和螺栓作为关键的机械连接件，其质量与性能直接影响设备的安全性与可靠性。本文将系统介绍常见的检测项目与方法，帮助相关人员掌握核心检测技术。

一、 核心检测项目与方法

  1. 外观与尺寸精度检测：

    • 目视检查： 表面缺陷（裂纹、凹坑、毛刺、折叠）、锈蚀、电镀/涂层质量（剥落、不均、起泡）的初步筛查。
    • 尺寸测量：
      • 工具： 游标卡尺、千分尺、螺纹通止规（塞规、环规）、光学影像测量仪、三坐标测量机。
      • 参数： 外径（大径、小径）、头部尺寸（对边宽度、高度）、杆部长度、螺纹精度（螺距、牙型角、中径）、总长等是否符合图纸或标准要求（如GB, ISO, DIN, ANSI）。
    • 螺纹检测：
      • 通止规： 快速判断内/外螺纹尺寸合格性。
      • 螺纹千分尺/三针法： 精确测量螺纹中径。
      • 螺纹扫描仪： 获取完整螺纹轮廓参数。

  2. 材料与机械性能检测：

    • 材料化学成分分析： 光谱仪（直读/手持式）验证材料牌号（如碳钢、合金钢、不锈钢）。
    • 机械性能测试：
      • 硬度测试： 洛氏硬度计（HRC、HRB）、布氏硬度计（HBW）、维氏硬度计（HV）评估材料强度和热处理效果。
      • 拉伸试验： 万能材料试验机测定抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等关键指标。
      • 保证载荷测试： 验证螺栓在特定拉力下不发生永久变形（依据标准如ISO 898-1）。
      • 楔负载测试： 带楔形垫片的拉伸试验，更严苛地评估螺栓头杆结合强度及抗拉性能。

  3. 表面处理与防护性能检测：

    • 涂层厚度测量： 磁性测厚仪（铁基+非磁性涂层，如镀锌）、涡流测厚仪（非铁基+绝缘涂层，如铝氧化）、金相切片法。
    • 耐腐蚀性测试： 中性盐雾试验、铜加速醋酸盐雾试验、循环腐蚀试验等评估镀层或涂层防护能力。
    • 涂层附着力测试： 划格法、弯曲法、冲击法等评估涂层与基体结合强度。
    • 氢脆测试（高强度紧固件）： 采用载荷持久试验等方法评估电镀后去氢效果。

  4. 功能性测试：

    • 扭矩测试：
      • 紧固扭矩： 评估达到目标预紧力所需的装配扭矩。
      • 破坏扭矩： 测试螺栓被拧断时的极限扭矩。
      • 工具： 扭矩扳手（手动/电动）、扭矩传感器、扭矩测试台。
    • 摩擦系数测试： 测定螺纹副或支承面的总摩擦系数、螺纹摩擦系数、支承面摩擦系数，对精确控制预紧力至关重要。
    • 锁紧性能测试（适用时）： 评估尼龙嵌入件、化学胶等的防松脱能力（如振动测试台模拟工况）。

  5. 内部缺陷检测（无损检测）：

    • 磁粉探伤： 适用于铁磁性材料，检测表面及近表面裂纹（如锻造裂纹、淬火裂纹）。
    • 渗透检测： 适用于非多孔材料表面开口缺陷检测（各种材质）。
    • 超声波探伤： 检测内部缺陷（如夹杂、缩孔、内部裂纹），尤其适用于大规格或关键部位螺栓。
 

二、 通用检测流程建议

  1. 明确标准与要求： 依据图纸、技术协议、采购规范或相关国家标准/国际标准确定检测项目、方法和判定依据。
  2. 科学取样： 按统计原理或协议规定抽取代表性样品。
  3. 规范执行检测： 严格按照选定方法和操作规程进行检测，正确使用并定期校准仪器设备。
  4. 详细记录数据： 准确、完整、清晰地记录所有原始检测数据和环境条件。
  5. 客观判定结果： 将检测结果与标准要求对比，给出明确结论。
  6. 出具报告： 生成包含样品信息、检测依据、项目、方法、结果、结论等要素的正式报告。
  7. 结果应用与反馈： 用于进货验收、过程控制或成品放行，并将信息反馈给相关部门以持续改进。
 

三、 关键注意事项

  • 设备校准维护： 确保所有测量和测试设备处于有效校准状态并定期维护。
  • 人员资质： 操作人员需经过培训并具备相应能力，无损检测人员应持有有效资质证书。
  • 环境控制： 温度、湿度等环境因素可能影响检测结果（如尺寸测量、扭矩测试），应满足方法要求。
  • 样品状态： 明确样品检测前状态（如是否清洗、是否带涂层）。
  • 安全操作： 遵守各项安全规程，如拉伸试验防护、化学试剂使用防护、电气安全等，佩戴护目镜、手套等个人防护装备。
  • 方法选择： 根据目标缺陷类型、灵敏度要求、效率成本等因素选择最合适的无损检测方法。
 

结论：

螺丝钉和螺栓的检测是确保连接可靠性与设备安全运行的关键环节。通过综合运用外观尺寸检查、材料性能测试、表面处理评估、功能性验证及无损探伤等多种技术手段，并严格遵循检测流程和规范，才能有效把控产品质量，预防因紧固件失效引发的潜在风险。持续关注检测标准的更新和新技术应用，是提升检测精准度与效率的重要保障。

主要参考标准（示例）：

  • 通用： ISO 3269, GB/T 90
  • 机械性能： ISO 898-1 (碳钢/合金钢螺栓), ISO 3506-1 (不锈钢螺栓), GB/T 3098系列
  • 尺寸公差： ISO 4759-1, GB/T 3103
  • 螺纹： ISO 68, ISO 261, ISO 965, GB/T 193, GB/T 196, GB/T 197
  • 表面处理： ISO 4042 (电镀), ISO 10683 (非电镀锌), GB/T 5267系列
  • 耐腐蚀： ISO 9227 (盐雾试验), ASTM B117
  • 扭矩/摩擦： ISO 16047
  • 无损检测： ISO 3269, ASTM E1444 (磁粉), ASTM E165 (渗透), ASTM E2375 (超声波)
 

掌握这些核心检测方法与流程，将为螺丝钉和螺栓的质量控制提供坚实的技术支持。