Page 72 - 理化检验-物理分册2022年第九期
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廖雪波, 等: 某核电厂海水循环泵齿轮箱连接螺栓断裂原因
淬火应力作用下螺栓易沿轴向发生开裂。针对 10.9 展区及瞬断区; 扩展区平坦、 光滑且颜色较暗, 呈半
级高强度六角螺栓服役过程中 R 角处断裂失效的案 月形, 且逐渐由边缘向心部扩展, 面积约为断口总面
例研究则少有报道。 积的 25% , 呈现疲劳扩展形态; 断裂螺栓的 R 角半
某 10.9 级高强度齿轮箱连接螺栓发生断裂, 其 径为 1867 μ m , 符合 GB / T5783 — 2016 《 六角头螺
规格为 42mm×430 mm ( 外径 × 长度), 笔者采用 栓 全螺纹螺栓》 的要求( ≥1200 μ m )。
宏观观察、 化学成分分析、 硬度测试、 金相检验、 扫描 1.2 金相检验
电镜( SEM ) 及能谱分析等方法对该螺栓断裂的原 对断裂螺栓裂纹处( 六角头断口起源位置) 及螺
因进行了分析, 为在交变载荷下高强螺栓的工程应 纹处进行金相检验, 结果如图 2 , 3 所示。由图 2 可
用及其服役寿命评估提供了参考。 知: 六角头表面显微组织与心部组织存在较大差异,
表面存在半脱碳层, 表面组织为索氏体 + 铁素体; 心
1 理化检验
部组织为回火索氏体; 断口下方存在二次裂纹, 裂纹
1.1 宏观观察 平直, 起源于表面, 向螺栓心部扩展; 在裂纹源附近
断裂螺栓的宏观形貌如图 1 所 示。由 图 1 可 存在部分细小裂纹, 细小裂纹均位于螺栓表面半脱
知: 螺栓断裂于头部 R 角处, 螺杆及六角头部位未 碳层位置。由图 3 可知, 螺纹处未见脱碳层, 表明六
见明显的塑性变形, 呈现脆性断裂特征; 断 口较平 角头位置的半脱碳并非产生于螺栓热处理过程中,
整, 整体呈灰色, 可观察到明显的裂纹源区、 裂纹扩 而是产生于六角头成形过程中。
图 1 断裂螺栓的宏观形貌
图 2 断裂螺栓裂纹处显微组织形貌
图 3 断裂螺栓螺纹处显微组织形貌
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