景觀燈燈桿斷裂原因分析

□ 山西省產品質量監督檢驗研究院 安曉英

景觀燈燈桿斷裂原因分析

□ 山西省產品質量監督檢驗研究院 安曉英

某景觀燈燈桿突然斷裂，造成路經此處的行人傷亡（當天風力約3～4級，無外力碰撞）。燈桿表面經熱浸鋅處理，外表面噴塑，呈淺黃色。整體未見明顯外力碰撞痕跡。為了查明燈桿斷裂原因，作者對此進行了失效分析。

理化檢驗與結果

燈座高：1.02 m，燈桿高：7.98 m，總高度：9m。燈座與燈桿通過法蘭片插入式焊接連接。燈桿插入燈座深度：140mm。

1.斷口宏觀分析

斷口部位發生在焊接熱影響區。如圖1所示，斷口部位除有55 mm弧長的區域為韌性斷裂外，其余均為脆性斷裂，斷口高低不平。燈座與法蘭片焊接部分有一段弧長170mm的焊縫焊接不良，存在縫隙，最大寬度為1.5 mm。

圖1 斷口整體形貌

燈桿與法蘭片焊接部位在弧長30mm范圍內，存在有夾渣、漏焊（a） 及燒穿（b） 等焊接缺陷（見圖2）。

圖2 斷口焊接部位形貌

2.化學成分

取樣部位為距斷口200mm以上燈桿母材完好部位，材料的化學成分見表1。

表1 燈桿的化學成分（質量分數） /%

3.機械性能

取樣部位為距斷口200mm以上燈桿母材完好部位，軸向取樣。材料的機械性能見表2。

表2 機械性能

依據GB/T 13793-1992《直縫電焊鋼管》，燈桿材料的機械性能不符合標準最低要求。

4.金相分析

取樣部位：在燈座與燈桿焊接的斷口處，即過熱區和熔合區各取1個試樣；在燈桿母材完好部位制取試樣1個。

圖3 母材區顯微組織

圖3所示，母材區顯微組織為鐵素體+珠光體，晶粒度大小不均勻。

圖4 過熱區

圖4所示，過熱區顯微組織為鐵素體+珠光體，晶粒度粗大且大小不均勻，鐵素體呈嚴重的魏氏組織。

圖5 熔合區

圖5所示，熔合區顯微組織為鐵素體+珠光體，晶粒度粗大，鐵素體呈針狀分布，為嚴重的魏氏組織。

結果分析

斷口部位發生在焊接熱影響區。焊接部位存在有未焊滿、燒穿、夾渣等焊接缺陷的區域，從而降低了該處的焊接強度；燒穿部分存在較大的熱應力及組織應力，形成弧坑裂紋，成為斷裂源區。

材料的焊接過熱區、熔合區，組織晶粒粗大，存在有嚴重針狀穿晶的魏氏體過熱組織，使材料的塑性和韌性大大降低，容易發生裂紋及損壞。

燈桿在交變彎曲應力的作用下，于塑性、韌性降低的過熱區形成斷裂。

結論與建議

燈桿斷裂屬于燈桿材料的焊接過熱區、熔合區組織晶粒粗大，存在有嚴重針狀穿晶的魏氏體過熱組織等缺陷，使材料的塑性和韌性大大降低，從而誘發的疲勞斷裂。

斷裂原因是材料焊接工藝不當導致材料塑性、韌性降低，且在燒穿處形成斷裂源，在燈桿使用過程中擴展，最終導致斷裂。

建議嚴格控制材料加工的工藝過程，焊接要預熱緩冷，以減少出現魏氏體過熱組織等缺陷，防止降低材料的塑性和韌性。■