裝配和運輸時缺陷引起的破壞事故

張永友

摘 要：機械產品在裝配和搬運時，也可能發生缺陷，從而造成產品的損壞和失效。緊固過度，不當的焊接，螺釘或螺栓斜著扭入，裝配不當，運輸時的腐蝕，都可能造成產品的缺陷。嚴重時使得產品直接報廢或提前失效。

關鍵詞：裝配；運輸；緊固；破壞

引言

機器在裝配的時候，可能發生很多成為事故原因的缺陷，例如：不必要的焊接，不正確的焊接，螺釘或螺栓斜著扭入，緊固過度，以及不正確裝配傳動齒輪，等等。

1 緊固過度

某連桿緊固時，螺栓發生拉長裂紋，抗拉強度為980～1180N/mm2經調質的連桿軸承用螺栓按照標準以150～240N·m的力矩緊固時發生裂紋，或者發生拉長。全部螺栓具有標準規定的抗拉強度，當然發生裂紋的螺栓的抗拉強度是標準規定范圍的下限值，螺栓具有細的針狀調質組織。而且如圖1所示那樣顯示了良好的延伸率。緊固連桿所規定的扭矩過高，造成了螺栓的裂紋或拉長。

2 螺紋傾斜擰入

機械零件制造廠送來從輪船安全閥上拆下的帶有旋入螺扣環的閥套。零件明顯腐蝕，產生坑點，并且被黑色膜覆蓋。閥環螺扣傾斜旋入，從外側向內側產生了裂紋，內螺紋和外螺紋兩者都嚴重腐蝕。為了查明破壞的原因，進行了化學成分的分析，從結果得知：兩個零件是用奧氏體型的耐蝕不銹鋼制造的，針對零件的使用目的，考慮了海水腐蝕，選擇這種鋼是完全正確的。但是，使用這種小零件，連可以測定的機械性能也沒作要求，原因是這類零件，由于對腐蝕完全沒有問題，所以對機械性能沒有考慮。但零件還是發生了破壞。究其原因，是由于把閥環螺扣嚴重傾斜擰入造成的。因此，閥環和閥套，特別是螺紋部分產生很高的應力，海水是一種腐蝕劑，兩者結合在一起，就產生了晶內應力腐蝕裂紋。

圖1 圖2

3 不當的焊接

吊車裝載用吊鉤在使用中幾乎未經塑性變形，即發生脆性斷裂。斷裂是從最初承受載荷的螺紋溝底發生的。斷裂面是粒狀組織，這個斷裂是具有超載斷裂的特征，這個吊鉤是為防止松弛在這吊鉤的上端與螺帽相焊接。通過螺栓部和螺母的縱斷面的研磨面如圖2所示。焊接嚴密沒有缺陷，而且熱影響區不深，達不到破壞的地方。經查，吊鉤的材料是低碳鋼，沒有發現任何與脆性化相關的東西。當然，焊接后焊接處沒有退火，根據這種情況，提出焊接應力的影響是吊鉤破壞的原因。由于這種焊接應力使得吊鉤對螺栓形成傾斜，所以當承受具有沖擊性質的拉伸應力，大概還附加有彎曲應力。因而為了防止螺母松弛的焊接，是不適當的處理方法。

4 齒輪裝配不當

汽車用經滲碳淬火的錐齒輪，行駛不到1000公里就顯著磨損，在齒輪圓錐部的端面齒發生破壞，而且，破壞全部發生在一邊。另外，破壞是在滲碳層下中心部分的材料為起點，由疲勞破壞而發生。檢查滲碳淬火組織，其深度和硬度都正常，因此判斷：顯著的局部損傷的原因是高的過載，這種高過載是由于不正確的安裝，使得齒面的比較小的部分載荷集中。

5 因裝配引起的破壞事故

在裝配架設在溪谷上的預應力混凝土橋梁時，加了應力，但是，在把預應力混凝土用鋼絲埋入鋼筋鞘管中，在填塞灰漿前，有幾根Ф12.2毫米的鋼絲斷了。這種鋼絲是用屈服點最低為1420N/mm2，抗拉強度最低為1570N/mm2的含碳量為0.55%的調質PC棒料制造的。將100根的鋼絲引進鋼絲鞘時，這些鋼絲被方形斷面鋼筋鞘的尖角幾次折彎。鋼絲的表面有局部被擦光或帶蘭色的回火色的地方。其中的一部分發生初期裂紋，或由于彎曲開始破裂。鋼絲的斷裂，從這種擦光的地方開始。呈腎臟形的斷裂面由因腐蝕而變成淺黑的舊的初期裂紋和具有條狀邊緣的大的最終斷裂部組成。在鋼絲擦光處的縱斷面的表層組織來看，有強烈的塑性變形。由于摩擦和塑性變形，材料被加熱到很高的溫度，然后快速冷卻，從而生成馬氏體。生成馬氏體時會伴隨形成相變應力，它可能組織產生裂紋的原因。同時，脆的馬氏體可能是在鋼絲發生局部塑性變形時成為該處產生裂紋的成因。

6 在運輸時發生的事故

在運輸時發生的事故大部分都是由于腐蝕引起的破壞事故。但較為棘手的是：由于什么而引起腐蝕？以及在什么時候發生的腐蝕？某廠發向東亞的2包帶鋼中的1包，嚴重銹蝕，遭到索賠。檢查卷材，卷的外面部分的腐蝕比中央部分顯著，卷的邊緣部分的腐蝕比中間的厲害，總之，這種腐蝕是由于從外邊侵入引起的。

從卷材表面用鋼絲刷采集鐵銹，將其溶解于硝酸，鐵銹的成分如下：

從表中數據來看，Cl-含量高，暗示腐蝕介質可能是海水，可是與之相對應的陽離子的含量，特別是Na+的含量是非常之少。另外，包裹帶鋼卷材的皺紋紙上不含有只與海水相應的陽離子的物質，而含有非常多的Cl。綜合以上兩點，可以確認事故并非是由海水腐蝕而引起。后來查明：這一破壞事故發生的原因，是由于與帶鋼裝在同一貨倉中的四氯化碳容器中的一個發生了泄露而造成的。水和四氯化碳蒸汽一起進入了鋼卷的包裝中，進行了腐蝕。鐵以二價離子溶解于水溶液中。四氯化碳分解，一部分Cl與鐵發生反應并析出，正因為這樣，帶鋼卷表面上的鐵銹中Cl的含量非常之大。

7 結束語

以上幾個實例都是在現實中曾經發生的破壞事故，說明除了在加工過程中可能形成不合格的產品以外，裝配和運輸也是非常重要的環節，如有不當，也會造成嚴重的后果。

參考文獻

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