Page 68 - 理化检验-物理分册2024年第六期

冯电稳，等：海上油田电泵连接螺栓断裂原因

防止该类问题再次发生。 重，断裂螺栓宏观形貌如图2所示。
反复对螺栓进行石油醚超声清洗和弱酸+缓蚀
1 理化检验
剂除锈，观察7根螺栓的断口，发现从中部断裂的两根
1.1 宏观观察 螺栓（分别标记为1号和2号）断口较平齐，放射棱线

从泵头连接处取回7根不完整的螺栓，除油清洗 指向螺纹根部，在垂直放射线处还可隐约看见弧线，具
螺栓后，将断裂螺栓与完好螺栓的长度进行对比，发 有疲劳断裂的形貌特点 。其余5根螺栓的断面起伏
[1]
现有4根断裂螺栓由头部退刀槽处开始断裂， 另外3根 较大，还有明显的塑性变形和创伤，判断是二次损伤造
螺栓由中部开始断裂，螺栓断口表面锈蚀和氧化严 成的破坏。1号螺栓断口宏观形貌如图3所示。

图 2 断裂螺栓宏观形貌
1.2 断口分析

采用扫描电镜（SEM）对 1 号螺栓断口进行分
析，首先观察断口附近的螺纹面，结果如图4所示。
由图4可知： 螺纹面上可见多处点腐蚀[见图4a)]，某
些区域有点腐蚀坑聚集的现象；螺纹根部存在微小
裂纹[见图4b)]。用扫描电镜自带能谱仪分析螺纹腐

蚀凹坑区域，发现除了Fe、C、O、Cr、Mn等元素外，
图 3 1 号螺栓断口宏观形貌 还有少量的S元素和Cl元素。

图 4 1 号螺栓断口 SEM 形貌
[2]
用体视显微镜观察螺栓的断面，结果如图5所 蚀裂纹 。
示。由图5可知：断口存在明显的放射棱线，棱线指 继续观察螺纹断面源区靠后的位置，结果如图6
向螺纹根部，呈疲劳断裂的形貌特征；棱线汇聚的源 所示。由图6可知：垂直放射线方向存在小裂纹[见
区共有两处，一处为主源区，另一处为次源区，主源 图6a)]，同时可见疲劳弧线和疲劳条带特征[见图6b)]。
区附近有若干小的腐蚀凹坑，且呈沿晶裂纹形貌特 1.3 化学成分分析
征；次源区裂纹源萌生于点腐蚀坑，源区附近呈冰糖 在 1 号螺栓断口下方 10 mm处取样，采用直
状的沿晶裂纹形貌特征，初步判定该裂纹为应力腐 读光谱仪对试样进行化学成分分析，依照GB/T
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