螺栓斷裂可能原因分析之材料及制造缺陷

材料及制造缺陷主要表現(xiàn)為：螺栓機(jī)械性能不合格、螺栓機(jī)械加工質(zhì)量不符合要求、熱處理制度不合理、加工工序不合理、原材料存在化學(xué)成分偏析、表面脫碳等。特別是熱處理設(shè)備或工藝選用不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致淬火過程不可控和不穩(wěn)定，影響螺栓的質(zhì)量，造成產(chǎn)品個(gè)體間的不穩(wěn)定，甚至在同一產(chǎn)品的不同部位組織不均勻。此時(shí)，即使螺栓性能指標(biāo)滿足要求，但產(chǎn)品還是存在潛在失效的可能。

對(duì)于材料缺陷導(dǎo)致的螺栓斷裂需要進(jìn)行失效分析。例如某風(fēng)電高強(qiáng)度螺栓斷裂形式為螺紋處斷裂。經(jīng)過金屬掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)樣品斷面源區(qū)處呈沿晶斷裂，斷面有細(xì)長裂紋，擴(kuò)展區(qū)有較多韌窩，綜合判斷螺栓失效的主要原因氫脆。

通常，酸洗處理、電鍍或驅(qū)氫不徹底等因素，氫脆成為螺栓失效的主要原因之一。氫脆發(fā)生時(shí)具有突發(fā)性且危害性較大，氫脆發(fā)生后不可逆。鋼中氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般達(dá)到就 5×10?6 就會(huì)產(chǎn)生氫致裂紋，而高強(qiáng)度螺栓即使氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于 5×10?6，也會(huì)發(fā)生氫脆。即在應(yīng)力作用下，處在點(diǎn)陣間隙中的氫原子擴(kuò)散并集中于缺口處而產(chǎn)生的應(yīng)力集中區(qū)，促使氫原子與位錯(cuò)的相互作用，使位錯(cuò)線被釘扎住，從而使基體韌性變低，脆性加劇，材料的斷裂應(yīng)力下降。由于在除油、電鍍或酸洗過程中鋼表面被吸附的氫原子過飽和，使氫滲入鋼中。

因此，建議酸洗時(shí)縮短酸洗時(shí)間以免造成過酸洗，且在酸洗的過程中應(yīng)加入緩蝕劑。在鍍鋅前進(jìn)行去應(yīng)力和鍍鋅后驅(qū)氫處理對(duì)螺栓表面進(jìn)行防護(hù)處理。