塔吊標準節疲勞斷裂司法鑒定1例

(山西省產品質量監督檢驗研究院， 太原 030012)

1 前言

司法鑒定我們多數關心的是筆跡鑒定、痕跡鑒定以及醫療鑒定等。涉及產品質量的司法鑒定有不少由于標準的缺失，鑒定依據的不確定，有很多明顯缺陷的產品無法進行有效的鑒定。涉及產品質量問題的鑒定，不僅僅是依據標準問題，還有不少要用到專業領域的技術分析手段[1，2]，從而彌補產品標準的不足，我們這一次鑒定就是此類問題處理的舉例。

2 鑒定過程描述

2.1 基本情況

委托單位：XXXXXX有限公司

委托事項：對塔吊標準節斷裂原因進行分析

受理日期：XXXX年XX月XX日

2.2 鑒定材料

① 司法鑒定協議書 1份

② 塔吊標準節損壞樣品 1節

鑒定日期：XXXX年XX月XX日～XXXX年XX月XX日

鑒定地點：山西省太原市長治路106號(山西省產品質量監督檢驗研究院司法鑒定中心)

2.3 實驗室檢測

2.3.1 樣品描述

該斷裂塔吊標準節主肢是由兩根125×10 mm等邊角鋼對焊而成，連接塊焊接在焊縫部位。標準節之間由兩根Φ36×330 mm、 10.9級、標記YG高強度螺栓聯接，螺栓連接牢固。

塔吊標準節表面為黃色，并噴有“80標Ⅱ”標記。

2.3.2 斷口宏觀檢查

塔吊標準節斷口邊部均無收縮，呈脆性斷裂。斷口的4條邊有3條邊呈約斜度為40°斷裂，有一條邊斷口基本呈平直斷裂。主肢對焊部位表面較平滑，靠近焊接熱影響區存在有深灰色痕跡，呈高溫氧化斷面(見圖1)；標準節立柱內表面的對焊處直角橫向部分存在有3mm長的未焊透部位，為斷裂源(見圖1)；標準節立柱斷口的4條邊均存在有疲勞斷裂條紋，為裂紋擴展區(見圖1)；標準節立柱體內非焊接角處呈軋制圓弧過渡，斷口根部基本呈三角形撕裂斷口，顏色為灰白色，為瞬斷區。整個斷口為疲勞斷裂。

圖1 塔吊標準節斷裂原圖

2.3.3 標準節化學成分分析

依據GB/T 700—2006《碳素結構鋼》中Q235A材質C、Si、Mn、P、S 5大元素技術要求，選用HCS-140紅外碳硫分析儀和UV-2450分光光度計對塔吊標準節用材質Q235A的5種化學元素進行了檢測，結果見表1。

表1 塔吊標準節用材質Q235A的化學成分檢測結果 %

2.3.4 焊縫試樣檢查

(1)焊縫試樣檢查。取樣后進行了圖片采集，在靠近緊固螺栓聯接體與標準節(角鋼對焊處)焊縫斷口處，二角鋼對焊邊存在有長3 mm，寬1 mm未進行焊接，屬于角鋼對焊時未焊透，沿未焊透的尖角部位有一條穿晶的微裂紋，觀察結果見圖2。

圖2 緊固螺栓聯接體與標準節焊縫斷口微裂紋圖

(2)同時將塔吊標準節與緊固螺栓聯接體的焊

接處縱向切開后，用圖片采集法對樣品焊接處檢查發現還有未溶合的痕跡，觀察結果見圖3。

圖3 塔吊標準節與緊固螺栓的焊接處焊接 未溶合的痕跡圖

2.3.5 顯微組織分析

顯微組織分析圖。圖像采集使用了XJC-03金相顯微鏡，分析部位主要有3個區域。具體結果見表2 。

表2 顯微組織分析列表

圖4 焊縫區基體組織(放大倍數100×)

圖5 焊縫區底部組織(放大倍數100×)

圖6 標準節的基體組織(放大倍數100×)

3 結果分析

(1) 依據GB/T 700—2006《碳素結構鋼》進行化學成分檢測，該塔吊標準節化學成分符合Q235A材質的要求。

(2) 依據GB/T 19418—2003《鋼的弧焊接頭缺陷質量分級指南》，該塔吊標準節立柱與緊固螺栓聯接體焊接部位存在焊接材料與標準節柱體之間相互焊接未溶合及角鋼對焊時角端面未焊透等內部缺陷。這些缺陷的存在造成塔吊在使用過程中整體結構的剛度及強度下降，應力集中增大，從而造成塔吊在使用過程中斷裂破壞。

(3)該塔吊標準節斷口顯微組織中整個焊縫區均存在不同程度的魏氏組織，并且在未焊透尖角部位產生裂紋。這些組織及裂紋的同時存在造成了塔吊的應力增大，機械性能，尤其是沖擊韌性的下降，疲勞強度降低，在使用過程中發生脆性斷裂。

4 鑒定結論

經實驗室檢測、分析，專家組認定，該塔吊標準節斷裂原因為：焊縫未溶合及角鋼對焊時未焊透，顯微組織中存在不同程度的魏氏組織及角鋼對焊時尖角部分由應力造成的裂紋等缺陷，降低了塔吊的剛度及機械強度，增大了應力集中，降低了疲勞強度，致使塔吊在運行過程中承受著彎曲、扭轉、等力，造成疲勞斷裂。

[1]郭平輝.機械零件疲勞強度可靠性設計[J].機械設計與制造,1990，(05):5-8.

[2]劉貴生,胡師金.機械零件疲勞強度可靠性分析[J].農業機械學報,1991，(02):55-57.