Page 55 - 理化检验-物理分册2023年第二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202302011

高强度螺柱断裂原因

金双峰, 窦 智, 杜 帅

( 中机生产力促进中心有限公司, 北京 100044 )
摘 要: 某高强度螺柱在服役 10 个月后发生断裂, 采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电镜分
析、 金相检验以及力学性能测试等方法对螺柱断裂原因进行了研究。结果表明: 在较大交变载荷的
作用下, 断裂螺柱螺纹牙底的折叠位置萌生裂纹并扩展, 最终发生疲劳断裂。

关键词: 高强度螺柱; 疲劳断裂; 交变载荷; 折叠

中图分类号: TB31 ; TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 02-0039-04

Fracturereasonofhi g hstren g thstud

JINShuan g fen g DOUZhi , DUShuai
,

( ChinaProductivit yCenterforMachiner yCo. , Ltd. , Bei j in g 100044 , China )

Abstract : Thehi g hstren g thstudwasfracturedafter10monthsofservice.Thecausesofstudfracturewere

studiedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , scannin g electronmicrosco p eanal y sis ,

metallo g ra p hicexaminationandmechanical p ro p ert y test.Theresultsshowthatundertheactionoflar g ealternatin g

load , cracksinitiatedandp ro p a g atedatthefoldin gp ositionofthescrewthreadbottomofthefracturedstud , and

finall y fati g uefractureoccured.

Ke y words : hi g hstren g thstud ; fati g uefracture ; alternatin g load ; foldin g
随着风电、 石油、 汽车、 高铁、 航空、 工程机械、 电 螺柱采用张拉法安装, 未涂油, 服役环境无腐蚀性。
力、 建筑等高端装备领域的快速发展, 紧固件行业已 送检的5个双头螺柱中, 3个是拆下来的未断裂螺

逐步实现了自动化生产, 同时对紧固件的质量和性能 柱, 2个是断裂螺柱。螺柱型号为 M36×1693-10.9 ,
方面提出了更高的要求 。高强度螺栓是风电机组 材料为42CrMoA 钢。螺柱的生产工艺流程为: 原材
[ 1 ]
的关键零件, 对风电机组的安全运行起到至关重要的 料检测→性能热处理( 中频热处理工艺, 淬火温度为

作用, 其中尤以塔筒之间、 主轴和轮毂之间、 轮毂和叶 930℃ , 水冷; 回火温度为650℃ , 空冷) →剥皮校直

片之间连接部位的螺栓最为关键, 受力也最为复杂。 ( 车削剥皮单边0.5~0.6mm ) →锯料→倒角→加工内
这些螺栓直接影响着风电机组的安装、 运行安全及使 六方→滚丝→磁粉检测→抛丸→达克罗处理。笔者
用寿命。一旦螺栓出现断裂或失效, 将会造成风机异 采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电镜( SEM ) 分析、
常, 叶片着火、 断裂等严重后果, 因此高强度螺栓的质 金相检验以及力学性能测试等方法对螺柱的断裂原
量控制及监督管理非常重要, 在选材、 整体结构设计、 因进行了研究, 以防止该类事故再次发生。
生产制造工艺、 现场安装以及维护保养等方面都要严 1 理化检验
格执行设计规范和质量管理文件, 确保螺栓连接的设
[ 2 ] 1.1 宏观观察
计、 制造、 安装、 使用的可靠性 。
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某高强度螺柱在服役10个月后发生断裂, 断裂 断裂螺柱( 编号为 1 , 2 ) 和未断裂螺柱的宏
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观形貌如图1所示, 1 , 2 螺柱均断裂于螺纹位置,
收稿日期: 2022-03-08
基金项目: 中国机械科学研究总院集团有限公司技术发展基金
项目( 36062101Y )
作者简介: 金双峰( 1982- ), 女, 高级工程师, 主要从事理化检验
图1 螺柱的宏观形貌
和失效分析工作, j inshuan g fen g 6602@163.com
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