20钢吊环螺钉断裂分析.pdf

No4
大型铸锻件
July 2016
HEAVY CASTING AND FORGING
20钢吊环螺钉斷裂分析
王建奇李海霞王梅英张小伍
(哈尔滨汽轮机)有限责任公司,黑龙江150046
摘要:通过对20钢吊环螺钉的宏观检査、化学成分、金相显微组织、断口形貌以及断口微区成分等进行分
析,确定了吊环螺钉的断裂原閃。结果表明:吊环螺钉断裂的性质为脆性断裂,吊环螺钉装卡不当、螺纹处加工
质量不高以及材质上的不足是吊环螺钉断裂的主要原因。
关键词:20钢;吊环螺栓;断裂
中图分类号:TG115文献标志码:B
Fracture Analysis of 20 Steel Lifting Eye Bolt
Wang Jiangi, i Haixia, Wang Meiying, Zhang Xiaowu
Abstract: By analyzing the macroscopic test, chemical composition, metallographic structure, fracture appearance
and micro-area composition of fracture, the fracture reason of lifting eye bolt has been determined. The results show
that the property of facture for lifting eye bolt is the brittle fracture. Meanwhile, the main reason of fracture is due to
the incorrect assembling of lifting eye bolt, the poor machining quality of screw thread, and the shortage of material
Key words: 20 steel; lifting eye bolt; fracture
20钢属于优质低碳碳素钢,其强度低,韧性
B/T699--1999的要求。
塑性和焊接性均好,广泛应用于各种重要的结构1.2力学性能
零件。吊环螺栓简称吊环,属于吊钩的一种,
对20钢吊环螺钉进行室温力学性能测试,测
是起重机械中常用的一种吊具,但吊环选材不当试结果见表2,发现吊环螺钉屈服强度不符合
或加工质量不好时可能会造成吊环破坏,引起吊CB/T699-1999中的规定值。
物坠落,带来严重后果2。2012年7月,某电厂1.3金相检验
机组安装过程中,在现场吊装隔板套时,吊环螺钅
在吊环断口处截取纵向试样,抛光后在光学
发生断裂,规格为M42,吊环螺钉螺纹部分长80显徴镜下观察金相照片,见图2。从图2可见,20
mm(未见退刀槽)。为了查明吊环螺钉的断裂原钢吊环螺钉的金相检验结果符合GB/"T825
因,对断裂失效件进行了检验和分析,断裂吊环螺1988中的技术要求,但吊环螺钉纯净度不高,存
钉形貌见图1。
表1吊环螺钉的化学成分(质量分数,%
Table 1 Chemical composition of
1理化检验
lifting eye bolt(mass fraction, %
1.1化学成分分析
项目C
Mn
N
20钢吊环螺钉的化学成分分析结果见表1
测试值0.170.1810.550.0240.02110.070.0310.04
由表1可见,吊环螺钉的化学成分符合
标0.170.1710.35
准
0.2510.300.25
值0.230.3710.65
表2吊环螺钉的力学性能试验结果
Table 2 The results of mechanical
property test of lifting eye bolt
项目
A
HBW
/Ma「/MPa(%)(%)J
测试值12.52
44636162.511
测试值223844136.56511818
图1断裂吊环螺钉形貌
Figure 1 The fracture appearance of lifting eye bolt
标准值≥245≥410≥25≥55-
未热处理
不高于156
收稿日期:201603-22
《大型铸锻件
HEAVY CASTING AND FORGING
July 2016
置距端部为50mm,断面较为平坦,断口较为新
鲜,呈银灰色,有白亮色小刻面,断口从吊环螺钉
螺纹牙底起裂,有明显的发散棱线,没有明显的塑
性变形。
2.2断口微观形貌分析
在 SUPRATN55扫描电子显微镜下观察吊环
螺钉断面微观形貌,用 QUANTAX200能谱分析
仪对断面进行X-ay微区成分分析。断面微观形
貌见图4。能谱分析测试图见图5。测试结果见
图2吊环螺钉金相组织
表3。吊环螺钉断口都为解理断口,典型的脆性
Figure2 The metallographic structure of lifting eye bolt断裂,断面上有夹杂物存在。
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3分析与讨论
(1)从吊环螺钉的断口分析来看,吊环螺钉
为脆性断裂,螺纹牙底有加工刀痕,牙侧加工很粗
加了螺纹处的应力集中效位”造度规定,这就增
糙,不符合CB825-1988中粗
(2)从吊环螺钉的断裂位置来看,吊环螺钉
断裂剩余螺纹部分约30mm,断裂位置为吊环螺
(a)吊环螺钉断裂位置
钉螺纹旋进隔板套螺孔的边缘位置,起吊隔板套
时会增加吊环螺钉螺纹旋紧隔板套螺孔的边缘位
置的受力
始裂区
(b)吊环螺钉断口宏观形貌
图3吊环螺钉断裂位置和断口宏观形貌
Figure 3 The fracture position and
(a)断口源区形貌
macroscopic appearance of lifting eye bol
在较多夹杂物。
1.4粗糙度检査
对20钢吊环螺钉螺纹部分粗糙度进行检查,
检查后发现吊环螺栓螺纹加工较为粗糙,牙侧有
很多加工刀痕,吊环螺纹部分粗糙度为12.5um,
不符合CB825-1988中粗糙度为6.3m的规
定
2断口分析
(b)断口微观形貌
图4断口源区形貌和微观形貌
2.1断口宏观分析
Figure 4 The macroscopic appearance and
吊环螺钉断口宏观形貌如图3所示。断裂位
microscopie appearance of fracture
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