焊釘氫脆斷裂失效分析
采用Q195鋼制作的焊釘，在安裝時應(yīng)用鐓鉚工藝把焊釘安裝到槽鋼上，起到與槽鋼連接的作用，安裝后在使用過程中部分焊釘發(fā)生斷裂。
15.5.1 試驗過程與結(jié)果
對安裝過程與故障件進行檢查：
焊釘鐓鉚安裝在槽鋼上，焊釘安裝好的完整件，如圖15-29。
部分鐓鉚安裝在槽鋼上的焊釘，在使用過程中發(fā)生斷裂，焊釘斷裂件的宏觀形貌，見圖15-30。
圖15-29 完好焊釘宏觀形貌 圖15-30 斷裂焊釘宏觀形貌
斷裂焊釘宏觀檢查：焊釘斷裂部位在焊釘頭部臺階位，如圖15-31虛線所示處。
斷口平整，整個斷面呈深灰色，無可見塑性變形，斷面有明顯解理棱線，呈脆性斷裂特征，斷口邊緣有明顯銹蝕痕跡（圖中園圈處），斷口宏觀形貌見圖15-32。
圖15-31 焊釘斷裂位置示意圖 圖15-32 斷口宏觀形貌
在掃描電鏡下觀察斷口形貌，斷口低倍觀察，斷裂源位置在圖中圈處，對應(yīng)于圖15-20中的銹蝕（園圈處）處，判斷為焊釘頭部臺階處斷裂前就存在銹蝕，斷口低倍形貌如圖15-33。
斷口其他區(qū)域的微觀形貌為扇形解理形貌，見圖15-34。
圖15-33 斷口低倍形貌 圖15-34 斷口微觀形貌
取未安裝的焊釘對倒角處（安裝斷裂處）進行檢查：焊釘未安裝時倒角處未發(fā)現(xiàn)有折疊和其他缺陷,如圖15-35（a、b、c）所示。
取安裝后的焊釘對倒角處（安裝斷裂處）進行檢查：焊釘安裝后倒角處存在明顯的折疊情況，安裝后焊釘?shù)菇翘幮蚊?，見圖15-36（a、b、c）。
焊釘?shù)菇翘幋嬖诿黠@折疊，見圖15-36 a中園圈處；
對圖15-36 a中園圈處的折疊進行放大，放大形貌見圖15-36 b。
對圖15-36 b進行金相組織檢查，發(fā)現(xiàn)焊釘在安裝鐓鉚時倒角處產(chǎn)生了折疊，見圖15-36 c。
沿焊釘斷裂面縱向剖開制成金相試樣，進行金相組織檢查觀察，焊釘?shù)娘@微組織為鐵素體，及少量沿鐵素體晶界分布的珠光體，見圖15-37。
圖15-37 焊釘顯微組織
用直讀光譜法對焊釘進行材料化學(xué)成分分析，成分分析結(jié)果，符合Q195成分要求。
15.5.2 分析與討論
焊釘化學(xué)成分和顯微組織均符合要求。焊釘?shù)娘@微組織為鐵素體及少量沿鐵素體晶界分布的珠光體，組織未見異常。
焊釘斷裂部位在焊釘?shù)念^部臺階位置，斷口平整，整個斷面呈深灰色，附近無明顯塑性變形，斷面可見明顯的解理棱線，表現(xiàn)為脆性斷裂特征。
焊釘?shù)牡菇翘幮蚊矙z查，焊釘在未安裝前倒角呈圓弧形，未發(fā)現(xiàn)有折疊和其他缺陷,；安裝后倒角呈尖角形，為應(yīng)力集中處，產(chǎn)生了折疊裂紋，折疊是在安裝鐓鉚時產(chǎn)生的。
部分有折疊裂紋的焊釘，在使用過程中受到腐蝕而顯示出嚴重的銹蝕，在應(yīng)力作用下，銹蝕處的折疊裂紋不斷擴展最終斷裂。
在掃描電鏡下觀察，斷口的斷裂源為銹蝕處，說明焊釘受到應(yīng)力腐蝕的作用，銹蝕處的折疊裂紋在持續(xù)的載荷下，不斷擴展最終脆性斷裂。
15.5.3 結(jié)論與啟示
（1）焊釘斷裂的原因是應(yīng)力腐蝕脆性斷裂。
（2）產(chǎn)生脆性斷裂的原因是焊釘安裝時在臺階倒角處產(chǎn)生了折疊裂紋，折疊裂紋處受到腐蝕而顯示出嚴重的銹蝕，在持續(xù)的載荷下應(yīng)力腐蝕脆性斷裂。
（3）要制定合適的焊釘鐓鉚安裝工藝，防止在鐓鉚安裝時產(chǎn)生鐓鉚折疊裂紋。
（4）焊釘在使用過程中要避免接觸腐蝕介質(zhì)，防止產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。
浙公網(wǎng)安備 33042402000106號
