焊件失效分析(1)

74焊接质量控制与管理

焊接技术第42卷第5期2013年5月

文章编号：1002-025X(2013)05-0074-03

焊接过渡件的失效分析

吴绍才

(中沙(天津)石化有限公司，天津300271)

摘要：介绍了某石化公司炉入口件的失效分析过程。通过金相分析、XRD检验、扫描电镜和能谱仪对其进行检测分析，结果表明，过

渡件在失效前后。其组织并未发生变化，发生失效的原因是在高碳活度气氛下，碳化物从金属表面析出，并发生分解和碎化，破坏了

材料的完整性。此外，由于入口过渡件因为焊接导致厚度较薄，在力的作用下，过渡件将在薄壁处发#-／世l。

关键词：焊接过渡件；碳化物；失效；完整性；泄漏

中图分类号：TG405文献标志码：B

O背景

某石化有限公司设备管理部在设备检修过程中

发现2’炉EAl02F入I；1过渡件发生较大损坏．局部

发生穿透现象。将失效部分取下观察，其宏观照片

如图1所示。

(I))

图l入口过渡件失效部位

∥炉EAl02F入口过渡件在正常生产状态下的工

作环境为：工作介质为裂解气(主要是碳氢化合物，

收稿日期：2012—10-15不含氧)；操作温度为850oC，操作压力为0．0779

MPa。在烧焦状态下的工作环境为：工作介质为烧焦

气，操作温度。<890℃，操作压力与大气压相等。系

统不受外力作用，炉管有对其向下的力作用。入口

过渡件材质为16M03钢。

对泄漏的人口过渡件失效部位进行观察。发

现靠近端部区域沿壁厚方向减薄较大乃至穿透，

减薄的部位呈红色。初步判断是由于热腐蚀造成

的损伤。

1试验过程

将减薄泄漏部分切下小块试样分别进行测试研

究。试样在超声波搅动的丙酮和无水乙醇中清洗后，

进行目视、金相分析、XRD检验和扫描电镜(包括

能谱)分析。

1．1目视和宏观分析检查

人口过渡件端部的位置沿壁厚方向有较大减薄，

局部区域发生穿透。对减薄部位的表面进行观察，

其表面发红，热腐蚀的迹象明显(图lb)。

1．2金相分析

将发生减薄部位的试样取下进行金相分析，其

维普资讯 ・４８・　焊接２００６（８）　

续的咬边缺陷，咬边深度达３～５　ｍｍ，这使８　ｍｍ厚的　

轮辋钢板的有效厚度变成为３～５　ｉｎｔｏ，如图３中箭头　

处所示。　

图３焊缝中的咬边缺陷　

由《焊接质量保证・钢熔化焊接头的要求和缺陷　

分级））ＧＢ／Ｔ１２４６９－－９０标准中可知，焊接零件中的Ⅲ级　

咬边缺陷深度≤０．０５６且≤０．５　ｍｍ，咬边缺陷连续长　

度≤１００　ｍｍ且焊缝两侧咬边总长≤１０％焊缝全长。　

对于汽车车轮这样的零件是不应有Ⅲ级咬边缺陷的，　而该断裂的车轮焊缝咬边已深达３～５　ｍｍ，远远超过　

了标准中对咬边缺陷的要求。　

焊缝与轮辋交界处断裂的断口为疲劳断口，裂纹　

源位于咬边焊接缺陷形成的尖角应力集中处，如图４　

所示。轮辋折弯处的断口为一次性撕裂状断口。　

图４焊缝与轮辋交界处的疲劳断１７Ｉ　

２理化检验　

２．１　化学成分　

车轮化学成分见表１，其中，１５ＬＷ为《汽车车轮轮　

辋用热轧型钢））ＧＢ１　１２６２—８９标准中所规定的牌号。　

表１化学成分（质量分数，％）　

２．２金相组织　

轮辋与轮盘的组织为铁素体＋少量珠光体，为正　

常的低碳钢热轧正火组织。在焊缝咬边处，焊接热影　

响区已延伸到钢板的剩余部分，热影响区组织如图５　

所示。冲压折弯处显微组织已发生塑性流变，如图６　

所示　

图５焊缝热影响区的组织１００×　（４％硝酸酒精溶液侵蚀）　图６轮辋冲压折弯处的塑性流变组织５００×　

３分析讨论　

（１）轮辋的化学成分，车轮与轮胎型号匹配情况　

均符合国家标准要求。　

（２）从焊接的外观质量看，车轮存在严重的咬边　

和气孔等焊接缺陷。气孔缺陷的存在，减少了焊缝有　

效工作截面，降低了焊接接头强度，

影响焊缝的致密　维普资讯 焊接２００６（８）　・４９・　

性。咬边缺陷会大大减少基体金属的有效面积，易造　

成应力集中，也会使焊接接头强度降低。轮盘和轮辋　

第二单元 集成电路芯片封装可靠性知识—郭小伟

（60学时）

第一章、可靠性试验 1．可靠性试验常用术语

试验名称 英文简称 常用试验条件 备注

温度循环 TCT（T/C） －65℃~150℃,

dwell15min,

100cycles 试验设备采用气冷的方式，此

温度设置为设备的极限温度

高压蒸煮 PCT 121℃，100RH.,

2ATM,96hrs 此试验也称为高压蒸汽，英文

也称为autoclave

热冲击 TST（T/S） －65℃~150℃,

dwell15min,

50cycles 此试验原理与温度循环相同，

但温度转换速率更快，所以比

温度循环更严酷。

稳态湿热 THT 85℃,85%RH.,

168hrs 此试验有时是需要加偏置电压

的，一般为Vcb=0.7~0.8BVcbo,

此时试验为THBT。

易焊性 solderability 235℃,2±0.5s 此试验为槽焊法，试验后为

10~40倍的显微镜下看管脚的

上锡面积。

耐焊接热 SHT 260℃,10±1s 模拟焊接过程对产品的影响。

电耐久 Burn in Vce=0.7Bvceo,

Ic=P/Vce,168hrs 模拟产品的使用。（条件主要针

对三极管）

高温反偏 HTRB 125℃,

Vcb=0.7~0.8BVcbo,

168hrs 主要对产品的PN结进行考核。

回流焊 IR reflow Peak temp.240℃

（225℃） 只针对SMD产品进行考核，且

最多只能做三次。

高温贮存 HTSL 150℃,168hrs 产品的高温寿命考核。

超声波检测 SAT CSCAN,BSCAN,TSCAN 检测产品的内部离层、气泡、

裂缝。但产品表面一定要平整。

2．可靠性试验条件和判断

试验流程: VISUAL 1-1

F/T 1-2

SAT 1-3

T/C

BAKE

T/H 1-4

REFLOW………………...

CLEAN AND RINSE IN DI WATER

项目名称：侧围（见附表） 过程责任部门：生产科关键日期：过程功能要求预防（P）探测（D）采取的措施SODRPN熔融指数偏大或偏小产品质量下降大：产品飞边小：产品缺料342＿＿＿＿＿＿＿＿＿____

拉伸强度未达到标准要求断裂伸长度率偏大或偏小Izod缺口冲击未达到要求洛氏硬度偏大或偏小弯曲强度偏大或偏小弯曲弹性模量未达到要求热变形温度偏高或偏低漏检原材料错判产品质量下降5检验员粗心3凭抽检单入库检验员互相监督345＿＿＿＿＿＿＿＿＿____535质量科2003.8.20测量系统系统分析71频度O现行过程控制

70进行测量系统分析探测度DRPN建议的措施责任及目标完成日期潜在失效模式及影响分析（过程FMEA）FMEA编号：

7操作工全检、检验员首检、巡检▲措施所产生的后果编制者：FMEA日期（编制）：页码：第　页 共5页车辆年/车辆类型：

潜在失效模式潜在失效后果

原材料错判产品质量下降顾客不满意核心小组：

2级别潜在失效起因/机理严重度S

5检测设备仪表失准；设备未检定定期检定设备原材料/外协件检验材质性能良好，符合规定要求，外观良好项目名称：侧围（见附表） 过程责任部门：生产科关键日期：过程功能要求预防（P）探测（D）采取的措施SODRPN频度O现行过程控制探测度DRPN建议的措施责任及目标完成日期潜在失效模式及影响分析（过程FMEA）FMEA编号：

措施所产生的后果编制者：FMEA日期（编制）：页码：第　页 共5页车辆年/车辆类型：

潜在失效模式潜在失效后果核心小组：级别潜在失效起因/机理严重度S仓库设施不好5提供资源库管员每天检查一次250＿＿＿＿＿＿＿＿＿____空气中湿度过高6加强防护库管员每天检查一次260＿＿＿＿＿＿＿＿＿____杂质混入5环境不干净4定期卫生检查库管员每天检查一次240＿＿＿＿＿＿＿＿＿____材料错用材料存放标识丢失4分区存放库管员每天检查一次120＿＿＿＿＿＿＿＿＿____材料失效遗漏使用5先进先出库管员每天检查一次250＿＿＿＿＿＿＿＿＿____