Meng Haiyan,Yuan Kaiqin,iu Gang *.Fracture failure analysis of high strength bolt in a viaduct[J].Plating & Finishing,2024,(1):70-78.[doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2024.01.011]
某高架桥高强度螺栓断裂失效分析
- Title:
- Fracture failure analysis of high strength bolt in a viaduct
- Keywords:
- bolt ; crack ; stress ; corrosion fatigue ; fracture failure
- 分类号:
- TQ153.15
- 文献标志码:
- A
- 摘要:
- 高架桥用 42CrMoA 高强度双头螺栓在服役期间发生螺纹断裂现象，通过外观检查、化学成分分析及扫描电镜分析等手段，对其断裂原因进行了分析。结果表明，螺栓在冶炼过程中成分控制不严，在安装中质量不达标，紧固力不均匀或预紧力不足造成螺栓在螺纹处出现缝隙或间隙，在腐蚀环境下发生缝隙腐蚀。在闭塞腐蚀电池及应力集中作用下加速溶解金属基体，在缝隙腐蚀的阳极端部形成裂纹源。裂纹在腐蚀和疲劳的双重作用下，使裂纹不断向纵深扩展，直至螺栓断裂。安装质量不达标且冶炼工艺控制不严是引发螺栓断裂的关键因素。
- Abstract:
- ： The 42CrMoA high-strength stud bolt used for viaduct has thread fracture during service. The reason for fracture was analyzed by means of appearance examination ， chemical composition analysis and scanning electron microscope analysis. The results show that the components of bolts are not strictly controlled in the smelting process ， the quality is not up to standard in the installation process ， and the uneven tightening force or insufficient pre-tightening force cause cracks or gaps in the threads of bolts ， and crevice corrosion occurs in the corrosive environment. Under the action of occluded corrosion cell and stress concentration ， the dissolution of metal matrix is accelerated ， and the crack source is formed at the anode end of crevice corrosion. Under the dual effects of corrosion and fatigue ， the crack will continue to expand in depth until the bolt breaks. The key factors leading to bolt fracture are that the installation quality is not up to standard and the smelting process is not strictly controlled.
参考文献/References:
[1] 佘磊 . 某型车身底部防护结构改进及优化技术研究 [D]. 南京 : 南京理工大学 , 2015.
[2] 黄开放 , 金建新 . 基于虚拟材料方法的螺栓预紧力模拟的研究 [J]. 机械设计与制造 , 2012(8): 148-150.
[3] 陆春振 . 桥梁用高强度螺栓延迟断裂研究 [D]. 北京 : 中国铁道科学研究院 , 2019.
[4] 陶春虎 . 紧固件的失效分析及其预防 [M]. 北京 : 航空工业出版社 , 2013.
[5] 白卫卫 , 苗德华 , 薛强 . 螺母外形结构对螺栓疲劳强度的影响 [J]. 机械研究与应用 , 2004, 17(6) : 27-28, 30.
[6] 姜爱华 , 陈亮 , 师红旗 , 等 . 螺栓疲劳断裂失效分析 [J]. 热加工工艺 , 2013, 42(2) : 222-223.
[7] 李松杰 , 王成铎 , 孙玉福 , 等 . 高强钢延迟断裂敏感性评价研究现状 [J]. 铸造技术 , 2017, 38(8): 1785-1788.
[8] 林晓龙 . 高强度螺栓的应力分析及结构疲劳强度优化 [D]. 沈阳 : 东北大学 , 2012.
[9] 王晓青 , 夏水华 . 螺栓断裂影响因素与影响机制 [J]. 起重运输机械 , 2010(11): 45-49.
[10] 王崇 . 高压聚乙烯装置挤出机离合器螺栓失效分析 [D]. 青岛 : 中国石油大学 ( 华东 ), 2016.
[11] 蔡维新 . 润滑油加氢装置压缩机气阀盖螺栓断裂失效分析 [D]. 武汉 : 武汉工程大学 , 2017.
[12] Moshayedi H, Moattari M, Azizpour K. Failure analysis of outer casing bolts of a 325 MW steam turbine[J]. Engineering Failure Analysis, 2019, 97(3): 189-200.
[13] 李玮 , 倪红芳 . 某阀门盖不锈钢螺栓失效分析 [J]. 化工装备技术 , 2017, 38(6): 21-24.
[14] 郭若菡 . 汽车螺栓紧固件断裂失效的断口分析方法研究 [D]. 大连 : 大连理工大学 , 2019.
[15] 于海华 , 严海燕 , 张敬彤 , 等 . 30CrMnSiA 钢沉头螺栓断裂失效分析 [J]. 金属热处理 , 2021, 46(3): 223-228.
[16] 陈强 , 黄立军 , 车银辉 , 等 . 某核电厂冷却水泵叶轮的裂纹成因分析与制造工艺改进 [J]. 腐蚀与防护 , 2021, 42(11): 107-111.
[17] 马召磊 , 孙维连 , 王会强 . 42CrMoA 螺栓套开裂失效分析 [J]. 热加工工艺 , 2018, 47(16): 260-262.
[18] 陶康宁 , 初希 , 邹宝诚 , 等 . 20Cr1Mo1VTiB 中压调门螺栓断裂失效分析 [J]. 机械设计 , 2020, 37(S2): 125-127.
[19] 段焱森 , 何建军 , 程庆阳 , 等 . 42CrMoA 高强连接螺栓材料与断裂特征 [J]. 科学技术与工程 , 2021, 21(23): 9877-9883.
[20] 奚杰峰 , 马延会 , 陈锐 . 国产 20Cr1Mo1VTiB 主汽门螺栓的失效机理研究 [J]. 热加工工艺 , 2015, 44(2): 234-236.
[21] 白占坤 , 袁禹 , 刘华贺 , 等 . 核电站辅助锅炉安全阀弹簧断裂的原因 [J]. 腐蚀与防护 , 2021, 42(9): 106-110.
[22] 焦丽 , 商海昆 , 何剑丰 , 等 . 柴油机用 42CrMo 钢高强度螺栓断裂失效分析 [J]. 金属热处理 , 2021, 46(6): 245-249.
[23] 高贝贝 , 陈拓 , 李德波 . 汽轮机高压调汽阀螺栓断裂失效分析 [J]. 发电设备 , 2021, 35(5): 349-352.
[24] 李昊 , 惠卫军 , 王娇娇 , 等 . Cu 元素对 42CrMoV 高强度螺栓钢在模拟大气腐蚀环境下腐蚀行为的影响 [J]. 材料保护 , 2020, 53(11): 13-20.
[25] 刘道新 . 材料的腐蚀与防护 [M]. 西安 : 西北工业大学出版社 , 2005.
[26] Pourbaix M. Lectures on electrochemical corrosion[M]. New York-London: Plenum Press, 1973.
相似文献/References:
[1]李继伟*,杨振宇,翟欢乐.钢结构连接螺栓锰系磷化及磷化膜的耐蚀性[J].电镀与精饰,2022,(1):50.[doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2022.01.009]
LI Jiwei*,YANG Zhenyu,ZHAI Huanle.Manganese Phosphating of Steel Structure Connecting Bolt and Corrosion Resistance of Phosphating Film[J].Plating & Finishing,2022,(1):50.[doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2022.01.009]
[2]宋志岗,王淑华*,梅淑文,等. 拉伸应变对锌铝镁镀层裂纹及耐蚀性的影响 [J].电镀与精饰,2024,(3):44.[doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2024.03.007]
Song Zhigang,Wang Shuhua*,Mei Shuwen,et al.The effect of tensile deformation on crack and corrosion resistance of Zn-Al-Mg coating[J].Plating & Finishing,2024,(1):44.[doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2024.03.007]
备注/Memo
收稿日期： 2023-02-11 修回日期： 2023-02-25 作者简介： 孟海燕（ 1979 ―），女，硕士，讲师， email ： menghy2005@tom.com * 通信作者： 刘刚， email ： liugang0915@126.com?/html>