紧固件典型失效形式(氢脆应力腐蚀疲劳)及案例解析断口裂纹

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氢致延迟断裂

由于氢渗入金属内部导致损伤,从而使金属零件在低于材料屈服极限的静应力持续作用下导致的失效称为氢致延迟断裂,俗称氢脆。

氢脆断裂

宏观特征

断口附近无宏观塑性变形,断口平齐,结构粗糙,氢脆断裂区呈结晶颗粒状,色泽为亮灰色,断面干净,无腐蚀产物;

氢脆断裂

微观特征

沿晶→解理、准解理→韧窝

氢脆断裂的判据

案例解析1:

某规格12.9级高强度螺栓发生氢脆断裂,断裂位于头杆连接过渡部位。

断面不同区域呈现出随应力强度因子K的变化而导致的不同微观特征,有沿晶→准解理→韧窝。

案例解析2:

某规格10.9级风电螺栓在安装完成后部分螺栓发生断裂,螺栓表面可见白锈痕迹,断裂位于头杆过渡部位。

应力腐蚀

应力腐蚀是指材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下发生的脆性断裂现象,没有明显的塑性变形痕迹。

产生应力腐蚀的条件

应力腐蚀宏观特征

应力腐蚀微观特征

影响紧固件发生应力腐蚀失效的因素

★ 材质因素:杂质元素在晶界偏析能引起腐蚀速率的局部差异 ,在裂纹与夹杂物相遇时,夹杂物能够引起裂尖的化学变化;

★ 受力状态:应力来自工作应力、残余应力、结构应力、腐蚀 产物的楔入应力。构件表面或内部的缺陷、几何形状的变化 、截面变化等都会使局部应力提高,加速应力腐蚀;

★ 环境因素

案例解析:

某动车组夹钳紧固螺栓在服役过程中发生断裂失效,螺栓规格为M16×120,性能等级为12.9级。

螺栓表面存在明显的腐蚀痕迹:

断面存在明显的平坦区域和瞬断区,平坦区域可见明显的放射痕迹,并收敛于断口边缘螺纹牙底部位,断口发生不同程度锈蚀,表面覆盖一层腐蚀产物。

裂纹源区可见腐蚀产物堆积,能谱分析存在S,Cl等腐蚀性元素。

慢应变应力腐蚀试验

10.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(空气中)

10.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(3.5%NaCl)

12.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(空气中)

12.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(3.5%NaCl)

可见材料在拉应力作用下应力腐蚀敏感性对强度和环境介质较为敏感。

不适当的提高材料强度,导致材料对介质非常敏感,增加应力腐蚀断裂风险。

案例解析:

安装于某商场地下停车厂,用于紧固150mm口径自来水管连接部位抱箍的蛋颈螺栓在服役过程中发生断裂。

断面可见腐蚀、能谱分析存在腐蚀性元素,清洗后可见明显海滩纹特征。

源区表面可见腐蚀凹坑,断面微观存在明显条带、沿晶、准解理形貌。

疲劳断裂

紧固件疲劳破坏的应力往往远低于其静载荷下的强度极限,属于脆性断裂,是紧固件最常见、危害最大的失效形式;

紧固件特有的螺纹结构是产生疲劳的“先天因素”;

紧固件在其服役过程中不可避免会承受交变载荷作用;

疲劳断裂宏观特征

疲劳断裂微观特征

疲劳断裂的判断

疲劳源区及扩展方向判断:断口表面的光泽、粗糙度、棱边 、疲劳台阶的起源位置、疲劳弧线的密度与弧心方向。

加载类型判断

拉拉或拉压

单向弯曲

双向弯曲

旋转弯曲

影响紧固件疲劳性能的因素

由外力过高引起的断裂失效

应力计算不准确而造成局部应力过大;

对紧固件承受的载荷类型及大小与选用的材料的主要抗力指标不匹配而造成承受应力过大;

抗力不足引起的断裂失效

案例解析:

某规格的10.9级螺栓在服役过程中发生疲劳断裂失效。

从低倍形貌可见断面沿螺纹牙底周向存在多处起裂源,整个断面基本全为裂纹扩展区,几乎未见瞬断区,裂纹扩展区可见沿不同方向扩展的“海滩纹”。

螺栓存在脱碳现象及标准中不允许的折叠缺陷。

起裂区正好位于折叠部位

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Company Information

“窗固”是我公司的简称也是公司的品牌,它取义于门窗紧固,彰显创业者矢志投身门窗紧固事业及服务门窗行业的意志和决心,公司从2000年成立至今经过20多年的努力,目前已是门窗幕墙紧固件行业的知名品牌,因发展需要先后成立了上海窗固工贸有限公司、上海窗固紧固件制造有限公司、窗固紧固科技(安徽)有限公司等,分别从事客户服务,网络销售,产品研发和制造等工作。

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窗固产品目前拥有三大系列:门窗组装内固系列,门窗安装锚固系列,紧固工具及辅料系列,从材质角度又可分碳钢,不锈钢410,不锈钢304和不锈钢316等系列,公司产品涵盖塑窗、铝窗、木窗、聚氨酯、玻璃钢及各类复合窗紧固件,共计五千多个规格品种,产品还在进一步丰富和发展。为了更好的服务客户,公司不断丰富和完善自己的产品结构。

公司拥有完善的质量管理系统,先进的质量检测设备和专业的质量管理队伍,产品质量采取批次可追溯管理,公司是上海建筑五金门窗协会和上海建筑装饰协会幕墙委员会的长期会员单位。

THE END
0.一文看懂金属材料应力腐蚀材料应力腐蚀具有很鲜明的特点,应力腐蚀破坏特征,可以帮助我们识别破坏事故是否属于应力腐蚀,但一定要综合考虑,不能只根据某一点特征,便简单地下结论。影响应力腐蚀的因素主要包括环境因素、力学因素和冶金因素。jvzq<84yyy4fexwt0qxh0ls1pg}t1|hkgpif1;546/67/:813;722@3jvor
1.国家科技基础条件平台黑龙江工作站2 埋地管线钢SCC影响因素 作为一类特殊的局部腐蚀,SCC的发生须满足敏感材料、特定的腐蚀介质和一定水平的拉应力3个必要条件[27]。一方面,材料中合金元素的组成及比例、显微组织物理及化学均匀性、夹杂物水平、M/A岛形态及数量以及晶界特征等因素都会影响管线钢的SCC敏感性。另一方面,埋地管线钢在不同酸碱度的地下水 jvzq<84jnlm{|7mnluzj0ls1july1;543380v;5433815h873::30qyo
2.材料性能学复习题57、应力腐蚀断裂最基本的机理是“滑移溶解理论”和“氢脆理论”。 58、防止氢脆的三个方面为“环境因素”、“力学因素”及“材质因素”。 59、脆性材料冲蚀磨损是“裂纹形成”与“快速扩展”的过程。 60、影响冲蚀磨损的主要因素有:“环境因素”、“粒子性能”、“材料性能”。 jvzquC41o0972mteu0tfv8iqe1le39>633850qyon
3.失效分析复习材料在孔坑的内部通常可以看到第二相质点或其脱落后留下的痕迹,这是区别断裂的主要微观特征。第四章 1、腐蚀疲劳与应力腐蚀开裂的区别P192表格 应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking, SCC)系金属在应力(残余应力、热应力、工作应力等)和腐蚀介质共同作用下,而引起的一种破坏形式。在静拉应力作用下金属的腐蚀破坏,jvzquC41yy}/5?5fqey/pny1fqi04;56726cd>icc7>ec9638e787o5g9ej2:=773:7b0qyon
4.深海装备材料防护技术最新研究进展另外,影响氟碳涂料推广的主要因素还有涂料成本过高、涂料需高温烘烤、硬度差、易漏涂等。总之,采用新单体进行共聚、不同类型树脂中引入氟元素、多元聚合等手段是制备新型氟碳涂料的主要途径和今后的研究方向。 3、橡胶防腐涂料 橡胶涂料以天然橡胶衍生物或合成橡胶为主要成膜物质。应用范围较广的主要有氯磺化聚乙烯防腐jvzq<84yyy4dq{wfcvg/q{l0ep5ej]OFCQNBPP4zkp~j|r~wcp5lgyzskmgo1;539/62/99152>90qyon
5.金属的各种腐蚀现象及其试验方法2.1 大气腐蚀 2.1.1 特点及影响因素 2.1.1.1 特点 大多数金属材料是暴露在大气中的,因此大气腐蚀对零件寿命的影响十分重要。根据地区的不同,大气成分也不相同。除了空气的基本成分外,大气中可能含有CO2、SO2、NO2、盐分及水气等。决定大气腐蚀速率和形态的是零件表面潮湿程度,因此大气中的水气是最关键的成分。根据jvzq<84yyy4fexwt0qxh0ls1fjZKFJTJCPM0hqou1lotj~~kpippp44247.3:23;17949>90jznn
6.材料力学性能重点总结(3)凡使晶界强化,净化与细化晶粒得因素,均能抑制晶界裂纹形成,提高疲劳强度。 金属材料得失效形式:变形、断裂(含疲劳断裂)、磨损、腐蚀,以及加工失误 第一章:金属在单向静拉伸载荷下得力学性能单向应力、静拉伸 §1-1 应力应变曲线 应力应变曲线得几个阶段:弹性变形、均匀塑变(弹塑性变形)、集中塑变(缩颈)、断jvzquC41o0972mteu0tfv8iqe1>b3?6256640qyon