柴油發(fā)電機(jī)主軸承螺栓斷裂分析

姜 君， 趙登川， 朱吉印， 季昕陽(yáng)， 吳國(guó)清

（1. 中國(guó)原子能科學(xué)院，北京 102413；2. 北京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191；3. 臨沂高新區(qū)雙航材料科技有限公司，山東 臨沂 276000）

0 引言

螺栓作為一種基礎(chǔ)性機(jī)械連接件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)械產(chǎn)品與裝備中，承擔(dān)著極其重要的緊固連接作用，因此螺栓的失效往往會(huì)帶來(lái)非常嚴(yán)重的后果[1-3]。

特種設(shè)備專用的2臺(tái)應(yīng)急供電柴油發(fā)電機(jī)組在定期啟動(dòng)檢查及保養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組主軸承12根緊固螺栓中部分?jǐn)嗔眩?臺(tái)斷裂8根、1臺(tái)斷裂4根），且斷裂螺栓所處位置隨機(jī)。經(jīng)查，該柴油發(fā)電機(jī)組作為一種應(yīng)急備用電源，在廠房?jī)?nèi)已安裝并服役 12 a，柴油機(jī)功率為 281 kW、轉(zhuǎn)速為1500 r/min，每月進(jìn)行1次空載啟動(dòng)檢查，運(yùn)行時(shí)間為 20 min，累計(jì)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)約 48 h。斷裂螺栓的材質(zhì)為18Cr2Ni4WA，屬高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性、低溫沖擊性能，一般用于截面較大、載荷較高且缺口敏感性低的重要零部件[4-5]。上述材質(zhì)螺栓在如此短的工作時(shí)長(zhǎng)內(nèi)發(fā)生斷裂是不尋常的。在螺栓的斷裂失效中，由于材質(zhì)或加工缺陷導(dǎo)致其失效的現(xiàn)象較為常見，且斷口形貌最能反應(yīng)螺栓斷裂模式與性質(zhì)[6]；因此，對(duì)斷裂螺栓組分、力學(xué)性能及斷裂面進(jìn)行觀察、分析是十分必要的。

本研究對(duì)斷裂螺栓殘件的化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度、硬度等進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其斷口宏觀、微觀形貌特征進(jìn)行觀察、分析，確定該緊固螺栓斷裂的性質(zhì)及原因。

1 試驗(yàn)方法與結(jié)果

隨機(jī)選取2根斷裂螺栓（圖1）進(jìn)行失效分析，檢測(cè)試樣編號(hào)為1、2。……