Momentdragning eller sträckning – det är frågan

Nästan alla har någon gång i livet dragit åt en skruv och förstår grundkonceptet med momentdragning. Det är den äldsta, enklaste och, för de flesta icke-tekniker, den enda metoden att dra åt ett skruvförband.

Oavsett om man gör det för hand eller med hydrauliska verktyg är momentdragning, tack vare de lättfattliga grunderna, ett mycket kostnads­effektivt alternativ jämfört med andra metoder. Detta gör dock inte att det inte behövs någon utbildning eller kunskap om de viktigaste faktorerna inom åtdragning via momentdragning.

- Med en momentnyckel och en rad hylsor kan man dra åt muttrar och skruvar i många olika storlekar. Det är väldigt flexibelt, och det är enkelt att förklara för en montör hur utrustningen ska användas, säger Robert Noble, Technical Director på Asset 55.

Med tanke på att momentnyckeln är effektiv i de flesta applikationer är det lätt att förstå varför den ofta är standardvalet.

Hydraulisk momentdragning har vissa begränsningar, särskilt när det gäller friktion, vilket Noble kallar ”momentdragningens värsta fiende”. Vanligtvis slukar friktionen 90 procent av det moment som appliceras på muttern, vilket betyder att bara en liten del av applicerat moment omvandlas till användbar skruvbelastning. Eftersom momentdragning är ett indirekt sätt att applicera belastning är det svårt att förutse den exakta skruvbelastningen. Det är många faktorer som behöver tas med i beräkningen, särskilt vilken typ av smörjmedel som används, behovet att undvika möjlig kontaminering och en bra ytfinish på mutterns bärytor. Detta måste uppfyllas för att en rimlig precision ska kunna säker­ställas när momentdragning används för att skapa förspänning och detta kan vara en stor nackdel i kritiska skruvförband.

Noble understryker att med rätt förfarande, kalibrerad utrustning och kompetent personal, så kan åtdragning via momentdragning med framgång användas på de flesta skruvförband. Mycket utgörs av spridning, vilket gör att förspänningen på en enskild skruv hamnar inom +/-25 procent av målet, men på en fläns med flera skruvar hamnar en genomsnittlig skruv­belastning vanligen närmare målet (förutsatt att goda rutiner följs och att friktionskoefficienten är bestämd).

– Detta är tillräckligt noggrannt för de flesta tätade flänsförband, så momentdragning är fort­farande en mycket användbar teknik, säger Noble.

Hydraulisk sträckning började användas på 1970-talet, starkt förespråkad av den brittiske teknikern Fred Heaton, som senare skulle grunda företagen Hydratight och Boltight. Under de kommande 20 åren blev metoden gradvis allt vanligare och är nu den mest använda för åtdragning av stora kritiska skruvförband inom många branscher, exempelvis olja och gas, vindkraft, undervattenstillämpningar och elkraftsframställning.

Jämfört med hydraulisk momentdragning är detta tillvägagångssätt mer komplicerat och innefattar mer special­utrustning. I vissa applikationer kan sträckning ge bättre precision och kontroll, och går dessutom snabbare. Metoden är särskilt fördelaktig på flänsar med många skruvar. Med konventionell momentdragning dras varje skruv åt en i taget enligt ett mönster, vilket måste följas noga för att undvika risken att för hög belastning appliceras på ena sidan av packningen eller flänsen. Genom att använda flera spännelement går det att dra åt ett antal skruvar samtidigt och få ett jämnt tryck över packningen.

– Det är egentligen detta hydraulisk sträckning kommer från. Med sträckning är det lättare att kontrollera klämkraften, och genom att dra åt allt på en gång runt hela, är det mycket bättre för packningen och skruv­förbandet och dessutom går det faktiskt att förutsäga belastningen för det skruvförbandet, säger Nitin Patel, Projects and Commercial Manager på Boltight.

En annan fördel med sträckning är högre precision, men som Noble påpekar är det inte alltid så enkelt.

– Tyvärr försöker branschen använda enkla ”en storlek passar alla”-regler, men det går inte när det gäller momentdragning och sträckning. Om villkoren är rätt kan åtdragning via sträckning bli mycket exakt. Detta gäller vanligen skruvar som är långa och smala – och där skruvbelastningen är hög. I dessa applikationer är sträckning mer exakt än momentdragning. Och i det omvända fallet är sträckning mindre exakt, dvs. för korta, tjocka skruvar med låg skruv­belastning.

Sträckning har också vissa nackdelar, särskilt kraftförlust, vilket uppstår när spännverktyget lossas och belastningen överförs till muttern istället. Som kompensation beräknas kraftförlusten och montören applicerar förväntad kraftförlust i förväg. Det betyder att skruven, packningen och flänsarna utsätts för större spänning än vad monteringen egentligen behöver. Detta måste tas med i beräkningen antingen vid utformningen av skruvförbandet eller innan verktyget används. Ett alternativ är att upprepa sträckningsproceduren för att kompensera för sättningar.

Hydraulisk sträckning kan också ha praktiska och logistiska nackdelar. Eftersom det krävs mer utrustning och specialverktyg kan det bli avsevärt mycket dyrare.

– Åtdragning via sträckning är ganska komplicerat, i alla fall om man inte håller på med sträckning regelbundet. Det krävs speciella sträckningsverktyg och det är svårt att ta fram ett verktyg med samma flexibilitet som en momentnyckel, säger Noble.

Så det är helt enkelt så att det inte finns något tydligt svar på vad som är bäst av momentdragning och sträckning. Det måste beslutas från skruvförband till skruvförband.

– Om man följer konstens alla regler innebär det ett stort antal tekniska frågor och i vissa fall måste man kompromissa med skruvbelastningen. I stället måste man göra det som är bäst för det aktuella skruvförbandet. Ibland måste man bara titta på applikationen med öppna ögon och tänka på hur utrustningen ska fraktas till platsen rent fysiskt, i vilken omgivningen den ska användas och hur den ska få plats i applikationen, avslutar Noble.

Visste du att …

Friktion vanligen slukar 90 % av det åtdragningsmoment som appliceras på muttern vid hydraulisk momentdragning?

Från fall till fall

När det gäller skruvförband finns det många faktorer att ta hänsyn till innan man väljer momentåtdragning eller sträckning.

• Fastställ vilken förspänning ditt förband behöver.
• Ta hänsyn till andra faktorer som kan ha direkt inflytande på ditt val. I applikationer där det är fördelaktigt att undvika torsionseffekt på skruven, exempelvis fundamentskruvar i betong, är antagligen sträckning det bästa alternativet. Momentdragning kan dock vara ett bättre alternativ om utrymmet är begränsat.
• Underskatta inte fysiska och logistiska restriktioner. För att spännverktyget ska få ett ordentligt tag måste minst en diameter gängor sticka ut ur muttern.

Vilken metod som är bäst av hydraulisk momentdragning eller hydraulisk sträckning måste beslutas från skruvförband till skruvförband.

Hydraulisk momentdragning: Hydraultryck används för att applicera åtdragningsmoment på muttern och skruva ner den längs flänsen. Det gör att skruven sträcker sig och genererar klämkraft. Dess­utom skapas friktion mellan skruvens och mutterns gängor, och mellan muttern och flänsen.

Hydraulisk sträckning: En kontakthylsa sätts fast på skruven och hydrauliska högtrycksverktyg används för att sträcka skruven och lyfta muttern från flänsen. Muttern kan då enkelt skruvas ner på flänsytan igen. När hydraultrycket lättar skapar den sträckta skruven klämkraft i samband med att den försöker återta sin ursprungliga form.