Page 77 - 理化检验-物理分册2021年第八期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202108014

不锈钢 U 形螺栓的断裂原因

杨海涛

( 同济大学 材料科学与工程学院,上海 200092 )

摘 要: 某 S30408 不锈钢 U 形螺栓使用约 0.5a ( 年) 后就发生了断裂。通过化学成分分析、 硬
度测试、 拉伸试验、 金相检验、 非金属夹杂物测试、 断口分析及能谱测试等方法对该 U 形螺栓的断
裂原因进行了分析。结果表明: 该 S30408 不锈钢 U 形螺栓在冷加工硬化时产生了残余应力, 后又
叠加了工作应力, 再加上在潮湿的腐蚀环境下工作, 螺栓发生了应力腐蚀开裂, 裂纹不断扩展最终
导致该 U 形螺栓断裂。

关键词: U 形螺栓;应力腐蚀;冷加工硬化;沿晶断裂;腐蚀疲劳

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 08-0061-04

FractureCausesofStainlessSteelU-bolt

YANGHaitao

( SchoolofMaterialsScienceandEn g ineerin g , Ton gj iUniversit y , Shan g hai200092 , China )

Abstract : AS30408stainlesssteelU-boltfracturedafterabout0.5y earsofuse.Thefracturecausesofthe

U-boltwereanal y zed b y meansofchemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstest , tensiletest , metallo g ra p hic

examination , non-metallicinclusiontest , fractureanal y sisandener gys p ectrumtest.Theresultsshowthatthe

S30408stainlesssteelU-bolt p roducedresidualstressdurin gcoldworkhardenin g , thensu p erim p osedtheworkin g

stress.Inaddition , thestresscorrosioncrackin g oftheboltoccurredinhumidcorrosiveenvironment , andthecrack

continuedtoex p and , whicheventuall y ledtothefractureoftheU-bolt.

Ke y words : U-bolt ; stresscorrosion ; coldworkhardenin g ; inter g ranularfracture ; corrosionfati g ue
某不锈钢 U 形螺栓使用约 0.5a ( 年) 后发生断 钢和耐热钢 牌号及化学成分》 的成分要求, 而断裂

裂。该螺栓材料为 S30408 不锈钢, 实 际 使 用 中 表 螺栓的碳元素和硫元素均超标 [ 1 ] 。
面涂有油漆保护。图 1 为断裂螺栓的宏观形貌, 图

1a ) 可见断裂位置位于 U 形螺栓的底部平直段, 在

螺栓其他位置也存在多处裂纹, 图 1b ) 可见一侧断
口表面有明显锈迹。为找出该 U 形螺栓的断裂原
因, 对其进行了一系列检验和分析, 以期类似事故不
再发生。

1 理化检验

1.1 化学成分分析 图 1 断裂 U 形螺栓的宏观形貌

采用电感耦合等离子体发射光谱仪和碳硫仪对 Fi g 1 Macromor p holo gy ofthefracturedU-bolt

螺栓进行了化学成分分析, 结果见表 1 。可见未断 a overallmor p holo gy b fracturemor p holo gy
裂螺栓的化学成分符 合 GB / T20878-2007 《 不锈 1.2 硬度测试

在断裂 U 形螺栓断口附近位置取硬度试样, 采
收稿日期: 2021-03-24
用显微维氏硬度计进行测试, 结果见表 2 。由表 2
作者简介: 杨海涛( 1980- ), 男, 工程师, 主要从事科研成果应用
可 知 , 断 裂 U 形 螺 栓 断 口 附 近 的 硬 度 平 均 值 为
及转化工作, y oukaitou@163.com
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