某螺栓断裂原因分析
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标 准 ≤ ０ ０ ７≤１ ． ０ ０≤ １ ． ０ ０≤ ０ ． ０ ４≤ ０ ． ０ ３ ３ ． ０ ０ ５ ． ０ ｏ １ ５ ． ０ ０ ｑ ７ ． ０ ｏ ３ ． ０ ０ ５ ． （ １ ０ ０ ． １ ５ ０ ． ４ ５ ／ 成 分 ０ ０ ． １ ｇ ０ ． ３ １ ４ ０ ． ０ １ ５＜ ０ ． ０ ０ ５ ４ ． ３ ５ １ ５ ． ６ ３ ． ４ ４
试验 ， 图 ２为试 腐蚀速率／ （ ｇ ・ ｍ ・ ｈ ）
１ ． ４ ４ ７ １ ． ２ ３ ７ ４ ｌ Ｉ 】 ８ ２ ５
ｌ ４ ． ３ ２ １ ２ ｌ ２ ． ２ ５ ３ ８ ｌ Ｉ ． ６ ７ ３ ８ １ ２ ． ７ ４ ９ ６
， ｊ 力 学性 能测 试
力学性 能测 试采 用螺 栓 纵 向取样 ，由于尺 寸 限制 ， 只
能 采用小 试样 （ Ｍ１ ２ ｘ ￣ ｂ ６ ） 进行 试验 ， 试 验结 果如 表 ４所 示 。
表 ４ 力学 性 能 测 试
Ｒｍ ２ ／ Ｍ Ｐ ａ Ｒ ／ ＭＰ ａ Ａ ／ ％ Ｚ Ｉ ％
ＧＢｌ ２ ２ ０ ≥８ ６ ５ ≥ｌ ０ ０ ０ ≥ｌ ３ ≥４５
硬度 ／ Ｈ Ｒ Ｃ
≥ ３ｌ
Ｋ ／ Ｊ
≥ ｌ Ｕ ６
结 果
９ １ ９
１ ０ ４ １
１ ９ ６ ５ ３ ３ ． ８ ， ３ ３ ． ６ ， ３ ４ ． １】 ２ ０ ， １ ２ ６ ， １ ２ ５
试 验介 质 为 ６ ％的 Ｆ ｅ Ｃ １ 溶液 ， 试验 温 度 为 ２ ２ ￣ ２ ￣。
０ ． ２ ３ （ ０ ｌ ｏ 】＜ ０ ． ０ １
表 ２ 螺 栓 材 料 的
从 结 果 可 知 ，工 件 的化 学 成 分 符 合标 准要 求 。
Ｊ ． ２ 金相 组 织和 低倍 检 验 分析
位排 列 ， Ｘ１ ７不 锈 钢 （ 钝 化态 ） Ｅ Ｈ ＝ ＋ ０ ． １ ０ Ｖ， 钛Ｅ Ｈ ＝ ＋ ０ ． １ ５ Ｖ，
从螺栓端面上看 ， 断 面平 齐 ， 无 明显 塑 性 变 形 ， 断口 锈蚀 严 重 ， 微 观形 貌 主要 呈沿 晶 断裂 特征 。 从 上述 特征 基 本 可 以断 定螺 栓 断 裂 是脆 性 断裂 。产生 脆性 断裂 的 原 因
可见 。 螺栓 的 力学 性能 是 满 足要求 的 。
１ ． ４ 电偶腐 蚀 、 点蚀 和缝 隙腐蚀 性 能测 试
１ ． ４ ． １ 电偶腐 蚀
两种金 属相 连 接并 暴露 在海 洋环 境 中时 ， 通 常 电位较
１ 检 测与 分 析
负 的金属会 产 生腐蚀 ， 侵蚀 程 度取 决于 两种 金属 在海 水 中 电位 的相 对 位置 ， 螺 栓 的 紧固结 构 如 图 ｌ 所示 ． 螺 栓 本体 与钛合 金紧 密接 触于 海水 中 ， 有 可能 产生电偶腐 蚀 ， 根据 电
Ｘ１ ７ 不锈 钢较钛金属 电位为负 ，那 么螺 很多 ， 诸如低温脆性 、 回火脆性及应力腐蚀 断裂等等 ， 其 这两种金属 相连时 ， 将受到腐蚀 ， 但两者间的电位差仅 为 ０ ． ０ ５ Ｖ ， 中应 力腐蚀 断裂又可分为 阳极溶 解断裂 和氢致 延迟断 栓作为阳极 ，
裂。为了找 出断裂的根本原因， 对螺栓进行如下分析。
字 木交 ｉ ｉ ； ｉ
理论 ， 研发 ， 设计 ， 制造
李 冀 （ 海 军 驻 武 汉 四 六 一 厂 军 事 代表 室 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ８ ４）
摘 要： 文中针对某装置紧固螺栓 出现断裂 的情况 ， 着重介绍 了螺栓检测分析的具体过程 ， 得 出了断裂原 因的初步结论 。 关键 词 ： 螺栓 ； 断裂 ： 分析 中 图分类 号 ： Ｔ Ｈ １ ３ １ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ３ ３ ３ ｆ ２ ０ １ ４） ０ ４ — ０ ０ ８ ６ — ０ ２
１ ． Ｉ 化 学 分分 析
所 以应 该并 非 腐蚀 的主要 原 因 。 １ ． ４ ． ２ 点腐 蚀 分析
使用 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ｇ ４ ８ — ３中方 法 Ａ进 行 试验 。
％
／
分 析螺 栓 的化 学成 分 ， 所得 结果 如 表 ｌ 、 表２ 所示。
表 １ 螺 栓 材 料 的 化 学 成 分 质 量 分 数
０ 引 言
低 倍
Ｏ
表 ３ 低 倍 组 织 缺 陷
０ ０ ０ ０
某 装 置 螺 栓 紧 固 结 构 如 图 １所 示 ， 其 材 料 为 车制 。 热 处理 工艺 为 ： １ ０ ４ ０ ℃／ ｈ 空 冷＋ ５ ８ ０ ￣ ２ ／ ４ ｈ 时效 ， 硬度 控制 ３ １ ～ ３ ５ Ｈ Ｒ Ｃ ， 紧 固处 有 铜 合 金垫 片 ， 螺 栓 头部 与 钛 合 金部 件 接触 ， 螺母 为 Ｔ Ｃ ４ 材 质 。整 个结 构浸 泡 在海 水 中。 整 个 装 置共 有 该 种 螺 栓 ２ ４ 件， 共 断 裂 ６件 ， 为 了 弄 清 断 裂原因， 对螺 栓进 行 了检测 与分析 。
气 体 含 量
标准 成分／ １ ０
｜ ｌ ｌ
螺 栓 螺 杆
位 置 取 样 ３件
表 ５ 点 蚀 结 果 表
试样 ｌ ＃ ２ ＃ ３ ＃
在螺 栓 上 取 试样 进 行 了金 相 组 织 分 析 ，其 固溶 态 组织 为板 条状 马
ｌ ７ ３ ４２ ０
Байду номын сангаас
进行 ７ ２ ｈ点 蚀 失重， ｇ
组 织 评 级 锭型偏析 中心疏松 一般疏松 一般点状偏析 边缘点状偏析
０ Ｃ ｒ ｌ ７ Ｎ ｉ ４ Ｃ ｕ ４ Ｎ ｂ ， 退火状 态交货 ， 螺栓采用 圆钢棒材直接 结 果 见 表
３ ， 且未 发 现 白亮 带 、 残余 缩 孔 、 白点 、 轴 心 晶 间裂 纹 、 内部 气泡 、 非 金 属夹 杂物 及 夹渣 、 异金 属 夹杂 物 等缺 陷 。
试验 ， 图 ２为试 腐蚀速率／ （ ｇ ・ ｍ ・ ｈ ）
１ ． ４ ４ ７ １ ． ２ ３ ７ ４ ｌ Ｉ 】 ８ ２ ５
ｌ ４ ． ３ ２ １ ２ ｌ ２ ． ２ ５ ３ ８ ｌ Ｉ ． ６ ７ ３ ８ １ ２ ． ７ ４ ９ ６
， ｊ 力 学性 能测 试
力学性 能测 试采 用螺 栓 纵 向取样 ，由于尺 寸 限制 ， 只
能 采用小 试样 （ Ｍ１ ２ ｘ ￣ ｂ ６ ） 进行 试验 ， 试 验结 果如 表 ４所 示 。
表 ４ 力学 性 能 测 试
Ｒｍ ２ ／ Ｍ Ｐ ａ Ｒ ／ ＭＰ ａ Ａ ／ ％ Ｚ Ｉ ％
ＧＢｌ ２ ２ ０ ≥８ ６ ５ ≥ｌ ０ ０ ０ ≥ｌ ３ ≥４５
硬度 ／ Ｈ Ｒ Ｃ
≥ ３ｌ
Ｋ ／ Ｊ
≥ ｌ Ｕ ６
结 果
９ １ ９
１ ０ ４ １
１ ９ ６ ５ ３ ３ ． ８ ， ３ ３ ． ６ ， ３ ４ ． １】 ２ ０ ， １ ２ ６ ， １ ２ ５
试 验介 质 为 ６ ％的 Ｆ ｅ Ｃ １ 溶液 ， 试验 温 度 为 ２ ２ ￣ ２ ￣。
０ ． ２ ３ （ ０ ｌ ｏ 】＜ ０ ． ０ １
表 ２ 螺 栓 材 料 的
从 结 果 可 知 ，工 件 的化 学 成 分 符 合标 准要 求 。
Ｊ ． ２ 金相 组 织和 低倍 检 验 分析
位排 列 ， Ｘ１ ７不 锈 钢 （ 钝 化态 ） Ｅ Ｈ ＝ ＋ ０ ． １ ０ Ｖ， 钛Ｅ Ｈ ＝ ＋ ０ ． １ ５ Ｖ，
从螺栓端面上看 ， 断 面平 齐 ， 无 明显 塑 性 变 形 ， 断口 锈蚀 严 重 ， 微 观形 貌 主要 呈沿 晶 断裂 特征 。 从 上述 特征 基 本 可 以断 定螺 栓 断 裂 是脆 性 断裂 。产生 脆性 断裂 的 原 因
可见 。 螺栓 的 力学 性能 是 满 足要求 的 。
１ ． ４ 电偶腐 蚀 、 点蚀 和缝 隙腐蚀 性 能测 试
１ ． ４ ． １ 电偶腐 蚀
两种金 属相 连 接并 暴露 在海 洋环 境 中时 ， 通 常 电位较
１ 检 测与 分 析
负 的金属会 产 生腐蚀 ， 侵蚀 程 度取 决于 两种 金属 在海 水 中 电位 的相 对 位置 ， 螺 栓 的 紧固结 构 如 图 ｌ 所示 ． 螺 栓 本体 与钛合 金紧 密接 触于 海水 中 ， 有 可能 产生电偶腐 蚀 ， 根据 电
Ｘ１ ７ 不锈 钢较钛金属 电位为负 ，那 么螺 很多 ， 诸如低温脆性 、 回火脆性及应力腐蚀 断裂等等 ， 其 这两种金属 相连时 ， 将受到腐蚀 ， 但两者间的电位差仅 为 ０ ． ０ ５ Ｖ ， 中应 力腐蚀 断裂又可分为 阳极溶 解断裂 和氢致 延迟断 栓作为阳极 ，
裂。为了找 出断裂的根本原因， 对螺栓进行如下分析。
字 木交 ｉ ｉ ； ｉ
理论 ， 研发 ， 设计 ， 制造
李 冀 （ 海 军 驻 武 汉 四 六 一 厂 军 事 代表 室 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ８ ４）
摘 要： 文中针对某装置紧固螺栓 出现断裂 的情况 ， 着重介绍 了螺栓检测分析的具体过程 ， 得 出了断裂原 因的初步结论 。 关键 词 ： 螺栓 ； 断裂 ： 分析 中 图分类 号 ： Ｔ Ｈ １ ３ １ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ３ ３ ３ ｆ ２ ０ １ ４） ０ ４ — ０ ０ ８ ６ — ０ ２
１ ． Ｉ 化 学 分分 析
所 以应 该并 非 腐蚀 的主要 原 因 。 １ ． ４ ． ２ 点腐 蚀 分析
使用 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ｇ ４ ８ — ３中方 法 Ａ进 行 试验 。
％
／
分 析螺 栓 的化 学成 分 ， 所得 结果 如 表 ｌ 、 表２ 所示。
表 １ 螺 栓 材 料 的 化 学 成 分 质 量 分 数
０ 引 言
低 倍
Ｏ
表 ３ 低 倍 组 织 缺 陷
０ ０ ０ ０
某 装 置 螺 栓 紧 固 结 构 如 图 １所 示 ， 其 材 料 为 车制 。 热 处理 工艺 为 ： １ ０ ４ ０ ℃／ ｈ 空 冷＋ ５ ８ ０ ￣ ２ ／ ４ ｈ 时效 ， 硬度 控制 ３ １ ～ ３ ５ Ｈ Ｒ Ｃ ， 紧 固处 有 铜 合 金垫 片 ， 螺 栓 头部 与 钛 合 金部 件 接触 ， 螺母 为 Ｔ Ｃ ４ 材 质 。整 个结 构浸 泡 在海 水 中。 整 个 装 置共 有 该 种 螺 栓 ２ ４ 件， 共 断 裂 ６件 ， 为 了 弄 清 断 裂原因， 对螺 栓进 行 了检测 与分析 。
气 体 含 量
标准 成分／ １ ０
｜ ｌ ｌ
螺 栓 螺 杆
位 置 取 样 ３件
表 ５ 点 蚀 结 果 表
试样 ｌ ＃ ２ ＃ ３ ＃
在螺 栓 上 取 试样 进 行 了金 相 组 织 分 析 ，其 固溶 态 组织 为板 条状 马
ｌ ７ ３ ４２ ０
Байду номын сангаас
进行 ７ ２ ｈ点 蚀 失重， ｇ
组 织 评 级 锭型偏析 中心疏松 一般疏松 一般点状偏析 边缘点状偏析
０ Ｃ ｒ ｌ ７ Ｎ ｉ ４ Ｃ ｕ ４ Ｎ ｂ ， 退火状 态交货 ， 螺栓采用 圆钢棒材直接 结 果 见 表
３ ， 且未 发 现 白亮 带 、 残余 缩 孔 、 白点 、 轴 心 晶 间裂 纹 、 内部 气泡 、 非 金 属夹 杂物 及 夹渣 、 异金 属 夹杂 物 等缺 陷 。
