斷裂破壞原因分析項目
針對不同類型的斷裂破壞現(xiàn)象,中鋼國檢提供了一系列全面而細致的分析項目:
斷口形貌分析:利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察斷口微觀形貌,識別斷裂類型(如韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂等)。
成分與組織結構分析:通過能譜儀(EDS)、X射線衍射(XRD)等手段,分析材料成分及微觀組織結構,評估材料質量。
力學性能評估:進行拉伸、沖擊、硬度等力學性能測試,評估材料力學性能是否符合設計要求。
應力與應變分析:采用有限元分析(FEA)等方法,模擬材料在實際工況下的應力分布與應變狀態(tài),揭示斷裂誘因。
環(huán)境適應性評估:模擬不同環(huán)境條件(如高溫、低溫、腐蝕介質等),評估材料在特定環(huán)境下的斷裂風險。
斷裂破壞原因分析標準
斷裂破壞原因分析需依據(jù)相關標準進行,以確保結果的準確性和可靠性。常用的標準包括:
GB/T 10561-2023《鋼中非金屬夾雜物含量測定標準》
GB/T 13298-2015《金屬顯微組織檢驗方法》
GB/T 226-2015《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》
GB/T 231.1-2018《金屬材料布氏硬度試驗第1部分:試驗方法》等
斷裂破壞原因分析報告能夠為企業(yè)提供全面、權威的技術依據(jù),幫助企業(yè)快速識別并解決問題,提高設備和產品的可靠性。中鋼國檢作為老牌第三方檢測機構,深耕行業(yè)40年,其擁有非常豐富的斷裂破壞原因分析經驗,下面是某單位委托中鋼國檢風機葉片與輪轂連接螺栓失效分析,客戶送檢了3根已經斷裂的螺栓樣品,詳細內容如下:
工程部位:風機葉片與輪轂連接處
樣品名稱:風機葉片與輪轂連接螺栓
規(guī)格型號:螺母 GB/T 6170 ,雙頭螺柱 YJ-CGI59.8C-A-01 20a
樣品數(shù)量:3 根
樣品特征:已斷裂
檢驗依據(jù):GB/T 38803-2020
主要儀器設備:1.掃描電鏡(檢 J101);2.金相顯微鏡(檢 J115);3.體視顯微鏡(檢 J116);4.低倍組織熱酸 蝕裝置(檢 J117);5.火花放電直讀光譜儀(檢 C010);6.維氏硬度計(檢 J118)。
檢驗項目:失效分析
理化檢驗情況:
為分析斷裂原因,需對斷裂螺栓進行理化檢驗。檢驗項目、檢驗方法及檢驗位置見表 1。
宏觀形貌及缺陷觀察:
對 1#螺栓~3#螺栓斷面進行觀察,1#螺栓~3#螺栓斷面均與螺栓軸向垂直,斷口平齊, 未見明顯腐蝕。斷裂表面均存在明顯的貝紋線,根據(jù)斷口表面貝紋線的走向可以判斷,螺 栓的斷裂起始于螺紋牙底根部表面。
微觀形貌觀察:
對 1#螺栓斷面進行斷口形貌、斷裂特征觀察,斷裂源區(qū)局部已磨平,未見明顯腐蝕, 擴展區(qū)可見疲勞輝紋,微觀呈準解理斷裂特征,終斷區(qū)為韌窩特征
對 2#螺栓斷面進行斷口形貌、斷裂特征觀察,斷裂源區(qū)局部已磨平,未見明顯腐,蝕,擴展區(qū)可見疲勞輝紋,微觀呈準解理斷裂特征,終斷區(qū)為韌窩特征
對 3#螺栓斷面進行斷口形貌、斷裂特征觀察,斷裂源區(qū)局部已磨平,未見明顯腐 蝕,擴展區(qū)可見疲勞輝紋,微觀呈準解理斷裂特征,終斷區(qū)為韌窩特征
能譜檢驗:
在 3#螺栓斷面斷裂源區(qū)進行能譜檢驗,檢驗位置及檢驗結果。 由檢驗結果可知,螺栓斷面斷裂源區(qū)主要為 Fe、O、Cr 等元素,未見異常元素存在。
顯微組織檢驗:
在 1#~3#螺栓斷裂源處縱向剖開進行縱截面顯微組織檢驗,斷裂源處組織均為回火索 氏體,非斷裂源處組織也均為回火索氏體,未見異常
脫碳層檢驗:
在螺栓斷裂源處縱向剖開進行縱截面脫碳層檢驗,斷裂源處螺紋牙底未出現(xiàn)完全脫碳 層,部分脫碳層深度為 0,符合 NB/T 10214-2019 標準要求,未見異常
在螺栓非斷裂源處橫截面進行脫碳層檢驗,螺栓螺桿處未見脫碳現(xiàn)象
非金屬夾雜物檢驗:
對 1#~3#螺栓斷裂源區(qū)縱截面進行非金屬夾雜物檢驗,1#~3#螺栓非金屬夾雜物級別符合 NB/T 10214-2019 標準要求,未見異常。斷裂源處未見明顯夾雜物
化學成分檢驗:
對 1#~3#螺栓斷口處附近進行化學成分檢驗,1#~3#螺栓的化學成分符合 NB/T 10214-2019 標準中 42CrMo 要求,未見異常。
維氏硬度檢驗:
對 1#~3#螺栓斷面附近區(qū)域進行維氏硬度檢驗,1#~3#螺栓維氏硬度符合 NB/T 10214-2019 標準中 10.9S 等級要求,未見異常。
低倍組織檢驗:
對 1#~3#螺栓近斷面處橫截面進行化學低倍組織檢驗,由檢驗結果可知,1#~3#螺栓低倍組織檢驗面均無目視可見的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、 翻皮、白點、晶間裂紋等缺陷,符合 NB/T 10214-2019 標準要求,未見異常.
綜合分析:
由非金屬夾雜物、脫碳層、化學成分、維氏硬度和低倍組織檢驗結果可知,螺栓的非 金屬夾雜物、脫碳層、化學成分和維氏硬度均符合NB/T 10214-2019標準要求,未見異常。 由顯微組織檢驗結果可知,斷裂螺栓斷裂源處和非斷裂源處顯微組織均為回火索氏體,未 見異常。由能譜檢驗結果可知,螺栓斷面斷裂源區(qū)主要為Fe、O、Cr等元素,未見異常元素 存在,表明螺栓未出現(xiàn)明顯腐蝕。
由宏觀形貌和缺陷觀察結果可知,1#螺栓~3#螺栓斷面均與螺栓軸向垂直,斷口平齊, 未見明顯腐蝕。斷裂表面均存在明顯的貝紋線,根據(jù)斷口表面貝紋線的走向可以判斷,螺 栓的斷裂起始于螺紋牙底根部表面。貝紋線通常是裂紋由于交變載荷擴展,在裂紋源和瞬 斷區(qū)之間形成像貝殼表面的圓弧線。由微觀形貌觀察結果可知,擴展區(qū)可見疲勞輝紋,微 觀呈準解理斷裂特征,終斷區(qū)為韌窩特征。疲勞輝紋通常是金屬構件在交變載荷下發(fā)生疲 勞裂紋時在斷口上留下的顯微痕跡,表明螺栓為疲勞斷裂。
結合螺栓使用工況可知:螺栓用于風機葉片與輪轂連接,在工作狀態(tài)下,螺栓內部存 在很高的拉應力,螺桿與螺紋交界處螺紋牙底根部又是應力集中的部位。風機葉片轉動時, 在拉應力、振動等交變載荷作用下,應力集中部位萌生疲勞裂紋并擴展,最終導致螺栓斷裂。
結論
1)螺栓是交變載荷作用下的疲勞斷裂;
2)螺栓的非金屬夾雜物、脫碳層、化學成分和維氏硬度均符合 NB/T 10214-2019 標準要求,未見異常。
綜上,中鋼國檢是專業(yè)第三方檢測機構,提供材料或構件的破壞原因分析全面檢測服務,并且中鋼國檢檢測服務覆蓋全國,各個地區(qū)客戶可就近選擇檢測站和實驗室。同時,中鋼國檢支持郵寄、上門取樣和現(xiàn)場檢測等多個送檢方式,線上委托,檢測方便快捷,一般3-7天即可出具正規(guī)檢測報告。若您有破壞原因分析或其他檢測需求,均可隨時咨詢中鋼國檢,與工程師溝通具體的檢測樣品及檢測項目指標,并獲取優(yōu)惠報價。
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以上是斷裂破壞原因分析文章內容,可與工程師一對一溝通檢測報告。文章來源:中鋼國檢(第三方檢測公司)
中鋼國檢是一家國企第三方檢測機構,擁有CMA檢驗檢測機構資質、CNAS合格實驗室認可、鐵路工程質量監(jiān)督檢測機構名錄、鋼結構工程檢測資質、公路工程綜合甲級試驗檢測資質、橋梁隧道工程試驗檢測資質、特種設備無損檢測資質,全國10家分子公司,各省市有辦事處,服務全國客戶。
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