基礎件失效分析實例

   時間:2014-03-12 03:45:51
基礎件失效分析實例簡介
基礎件是指螺栓、螺母、鉚釘、插銷等標準元件。對基礎件的要求是比較高的,它們應具有高的強度,長的疲勞壽命,易維修,有良好的抗腐蝕性能,在高溫或低溫下有高度……
基礎件失效分析實例正文

基礎件是指螺栓、螺母、鉚釘、插銷等標準元件。對基礎件的要求是比較高的,它們應具有高的強度,長的疲勞壽命,易維修,有良好的抗腐蝕性能,在高溫或低溫下有高度的可靠性。

基礎件的選擇及合理的使用取決於設計要求和使用條件。同時必須考慮到基礎件的用途,工作環境,以及基礎件所承受的載荷等。

基礎件失效的常見形式主要是疲勞斷裂、脆性斷裂(例如氫致斷裂)或應力腐蝕開裂等;有時也可能出現塑性變形失效。

基礎件失效的原因是由於材料中的夾雜物偏析,或者是由於加工不當引起的皺疊、摺疊及接縫而引起的。

 螺栓斷裂失效分析

 1.重180型船用連桿螺栓斷裂失效

重180型船用連桿螺栓材質為18CrNi4W鋼,經過調質處理,其微觀組織為回火索氏體,洛氏硬度為HRC33~38,工作時轉速為n=1500轉/分,使用兩小時后發生斷裂失效。螺栓的外貌及斷口宏觀形貌如圖1所示。

通過斷口形貌特徵分析可知,無箭頭指的那個螺栓斷口是由於螺紋應力集中產生多源疲勞開裂,為典型的疲勞斷口;而箭頭指的那個螺栓是由於靜強度不足而引起的塑性斷裂。

2.手錶車床螺栓斷裂失效

江西手錶廠從國外引進加工手錶用的車床一批,經過海船運輸到上海港,再陸運到江西南昌,拆箱檢查發現,車床包裝紙完好無損,而車床螺栓等零部件斷裂失效。

如果是海上運輸振動引起的斷裂,應屬疲勞斷裂;若是在裝卸船時損壞,包裝紙也應損壞。

首先要查明螺栓斷口的類型及斷裂的性質。螺栓斷口宏觀外貌如圖2所示,斷口呈現45°左右的傾斜,表面為暗灰色。

通過螺栓斷口各個不同部位的觀察,均發現有韌性斷裂的微觀形貌特徵??韌窩花樣,因此可認為螺栓是由於一次剪切斷裂,即在未裝箱之前就已經損壞。

3.柴油機連桿螺栓斷裂失效

南海二號船是中國南海西部石油公司租給外商在海上鑽探作業的中方船隻,其動力裝置是由挪威進口KVGB-12型,馬力為2200匹的柴油機,曲軸額定轉速為900轉/分。累計使用13000小時后,四條連桿螺栓斷裂,致使柴油機機座、活塞、缸套等被打爛,連桿嚴重變形失效。香港一家檢驗公司出具報告,認為螺栓因熱處理不良而斷裂。外商據此向中方索取20萬美元之修理及停工停產的損失費用。為此,南海西部石油公司將不完整並已損壞的斷裂螺栓斷口送到有關單位要求驗證。

損壞螺栓斷口之宏觀形貌見圖3。據送檢單位陳述:斷口損壞是香港一家檢驗公司所為,他們把斷口鋸成四塊。我們收到的這兩塊,其剖面(垂直斷口的面)已經磨製作金相檢查,故斷口已被浸蝕。

經金相檢查分析,未找到因熱處理不良造成連桿螺栓斷裂的依據。

同時,根據斷口3/5圓周面上所看到的不均勻分佈的疲勞痕迹,表明螺栓受力不均,這和螺母鬆動或螺母不正,造成螺栓受一偏心力作用有關。螺母為什麼鬆動或歪斜?可能是製造廠家的問題,也可能是使用人員曾鬆動過螺母而在擰緊時操作不正確所致。據查找運行記錄證實,螺母曾被租方在未通知中方的情況下自行拆卸過。根據租方提供的資料來看,在四條斷裂螺栓中,有一條斷於螺紋部分,即我們所分析證實的屬疲勞斷裂。其餘三條(外商沒有提供斷口,只提供照片)均斷於螺栓桿身部位,並有明顯縮頸,屬一次拉斷,這說明疲勞斷裂的那條螺栓先斷。當時值班操作人員理應有所發現,及時處理,防止事故擴大。而調查結果證實,事故發生時值班人員不在現場,致使連續出現其它三條螺栓先後拉斷,釀成嚴重事故。

從上所述,租方的責任有兩條:第一,單方面拆卸機件;第二,值班人員曾離開崗位。經過談判,外商撤回賠償要求。

 

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