AM2 錨鏈斷裂原因分析

袁霞光，何光富，張軍剛，孫永權

（武昌船舶重工集團有限公司，湖北 武漢 430400）

錨鏈是連接船體與錨的鋼質鏈條，它的主要作用是：連接錨與船，向船體傳遞錨的抓駐力；在錨泊時，因拋出的錨鏈有一定的重量，可在水中對船舶所受到的風流等外力起一定的緩沖作用[1]；平臥水底部分的錨鏈對錨的作用力保持水平，有利于錨的可靠抓底，同時這部分錨鏈因受到泥土的阻滯作用，還能提供部分錨泊力。

1 錨鏈的生產工藝

備料→感應加熱→彎環→閃光對焊→去毛刺→壓檔等[2]。

2 試驗及結果分析

2.1 斷裂錨鏈分析

2.1.1 化學成分分析

在斷裂錨鏈上取樣進行試驗：化學分析試驗結果見表1：

表1

從表1 可以看出，P 元素含量在上限，S 元素含量超標，其他元素含量在合格范圍。

2.1.2 力學性能試驗結果（見表2）

表2

表2 可以看出，錨鏈各項力學性能指標是合格的。

2.1.3 金相分析

斷裂鏈環分析：鏈環斷裂后呈翹曲的C 形，宏觀見圖1。

圖1

取斷裂面附近的樣做金相微觀分析，腐蝕前觀察夾雜物含量，發現有害夾雜物硫化物含量嚴重超標，組織中發現超長硫化物，見圖2，硫化物夾雜物評級為2.5 級，這與表1 中硫化學成分超標是相吻合的。

圖2

將試樣腐蝕后發現基體組織正常，組織為鐵素體+珠光體，呈帶狀分布，見圖3；有些硫化物嚴重的地方，硫化物也順著基體的帶狀分布，見圖4；焊縫組織正常，為鐵素體+珠光體+少量顆粒狀碳化物，見圖5；組織放大后見圖6。

圖3

圖4

圖5

圖6

而在接近焊縫端頭的位置組織異常，出現了過熱的魏氏組織，組織為：珠光體+網狀鐵素體，見圖7，放大后見圖8。

圖7

圖8

在焊縫表層有微裂紋、夾渣和坑洞，見圖9 和圖10。

圖9

圖10

綜上所述，引起此環斷裂原因如下：

（1）原材料中硫化物過多，很多硫化物沿著基體帶狀分布，裂紋很容易在這些部位產生。

（2）斷裂位置在焊縫位置附近，斷裂起源于錨鏈外側、斷口斷面的邊緣部位[3]。斷裂源區焊縫表層存在很多的夾渣、凹坑和微裂紋，所在的凹坑處周圍的金屬流線消失，說明凹坑處曾受到高溫影響，有過熱的魏氏組織，分析認為焊接時焊渣殘留在錨鏈表面，后在使用過程中焊渣脫落，形成凹坑、腐蝕性介質在凹坑處積存，導致該處在腐蝕與交變應力的共同作用下發生腐蝕疲勞斷裂。

2.2 未斷裂鏈環

為進一步探查錨鏈斷裂原因，另取了未斷裂的鏈環進行了分析。

該鏈環是在船上另取的一個未斷裂鏈環，在該鏈環的焊接處取樣進行了金相分析。

接頭剖開后宏觀試樣見圖11，從圖11 可以清楚地看到焊接端部有裂紋。

圖11

試樣拋光后發現基體中硫化物含量同樣存在超標現象，而且硫化物的方向是隨著焊接擠壓的流線向上隆起，具體見圖12。除了硫化物，在焊縫表層還有一些疏松和孔洞，見圖13。

圖12

圖13

端部裂紋處腐蝕后，組織中有多條硫化物順著焊接受力隆起的方向開裂，見圖14。縱觀焊縫處從下到上的組織遞變：最下面是正常的焊縫組織，正常焊縫往上有過熱的魏氏組織，在正常組織和魏氏組織之間出現了裂紋，在魏氏組織的最上面部位則有一段未熔合的黑洞，整體見圖15。

圖14

圖 15

鏈環雖然沒有斷裂，但已經存在多個斷裂的隱患：

（1）硫化物含量超標，而且有些已經沿著基體形成了微裂紋；

（2）過熱魏氏組織存在，在正常組織和魏氏組織已經有裂紋存在；

（3）焊縫表面有很多疏松和孔洞，而且有焊接缺陷未熔合存在，如果繼續使用極有可能會斷裂。

3 結論

（1）加強對原材料的檢驗：廠家對原材料的檢驗時采取的是抽查的方式，建議改為每批檢驗。

（2）原棒料下料時，兩端的切除量要足以消除端部的各種缺陷。

（3）閃光焊時，要嚴格按鏈環焊接工藝執行，以免在接頭處產生過熱組織的魏氏組織，避免該組織與正常組織之間產生裂紋[5]。

（4）閃光對接焊時,焊高在允許的范圍內要多預留些，以便在切除焊高時將接頭處的夾渣和未熔合等缺陷都清除干凈。

（5）切除焊高以后的表面要修磨，修磨方向要正確，修磨后的表面要平滑，不能留下很深的尖銳痕跡和凹坑，以免裂紋在磨痕處產生。