AM2 錨鏈斷裂原因分析

袁霞光，何光富，張軍剛，孫永權(quán)

（武昌船舶重工集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430400）

錨鏈?zhǔn)沁B接船體與錨的鋼質(zhì)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(shí)，因拋出的錨鏈有一定的重量，可在水中對(duì)船舶所受到的風(fēng)流等外力起一定的緩沖作用[1]；平臥水底部分的錨鏈對(duì)錨的作用力保持水平，有利于錨的可靠抓底，同時(shí)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(chǎn)工藝

備料→感應(yīng)加熱→彎環(huán)→閃光對(duì)焊→去毛刺→壓檔等[2]。

2 試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.1 斷裂錨鏈分析

2.1.1 化學(xué)成分分析

在斷裂錨鏈上取樣進(jìn)行試驗(yàn)：化學(xué)分析試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(biāo)，其他元素含量在合格范圍。

2.1.2 力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表2）

表2

表2 可以看出，錨鏈各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)是合格的。

2.1.3 金相分析

斷裂鏈環(huán)分析：鏈環(huán)斷裂后呈翹曲的C 形，宏觀見(jiàn)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(fā)現(xiàn)有害夾雜物硫化物含量嚴(yán)重超標(biāo)，組織中發(fā)現(xiàn)超長(zhǎng)硫化物，見(jiàn)圖2，硫化物夾雜物評(píng)級(jí)為2.5 級(jí)，這與表1 中硫化學(xué)成分超標(biāo)是相吻合的。

圖2

將試樣腐蝕后發(fā)現(xiàn)基體組織正常，組織為鐵素體+珠光體，呈帶狀分布，見(jiàn)圖3；有些硫化物嚴(yán)重的地方，硫化物也順著基體的帶狀分布，見(jiàn)圖4；焊縫組織正常，為鐵素體+珠光體+少量顆粒狀碳化物，見(jiàn)圖5；組織放大后見(jiàn)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(xiàn)了過(guò)熱的魏氏組織，組織為：珠光體+網(wǎng)狀鐵素體，見(jiàn)圖7，放大后見(jiàn)圖8。

圖7

圖8

在焊縫表層有微裂紋、夾渣和坑洞，見(jiàn)圖9 和圖10。

圖9

圖10

綜上所述，引起此環(huán)斷裂原因如下：

（1）原材料中硫化物過(guò)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(chǎn)生。

（2）斷裂位置在焊縫位置附近，斷裂起源于錨鏈外側(cè)、斷口斷面的邊緣部位[3]。斷裂源區(qū)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(shuō)明凹坑處曾受到高溫影響，有過(guò)熱的魏氏組織，分析認(rèn)為焊接時(shí)焊渣殘留在錨鏈表面，后在使用過(guò)程中焊渣脫落，形成凹坑、腐蝕性介質(zhì)在凹坑處積存，導(dǎo)致該處在腐蝕與交變應(yīng)力的共同作用下發(fā)生腐蝕疲勞斷裂。

2.2 未斷裂鏈環(huán)

為進(jìn)一步探查錨鏈斷裂原因，另取了未斷裂的鏈環(huán)進(jìn)行了分析。

該鏈環(huán)是在船上另取的一個(gè)未斷裂鏈環(huán)，在該鏈環(huán)的焊接處取樣進(jìn)行了金相分析。

接頭剖開(kāi)后宏觀試樣見(jiàn)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(fā)現(xiàn)基體中硫化物含量同樣存在超標(biāo)現(xiàn)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(jiàn)圖12。除了硫化物，在焊縫表層還有一些疏松和孔洞，見(jiàn)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(kāi)裂，見(jiàn)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(guò)熱的魏氏組織，在正常組織和魏氏組織之間出現(xiàn)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(jiàn)圖15。

圖14

圖 15

鏈環(huán)雖然沒(méi)有斷裂，但已經(jīng)存在多個(gè)斷裂的隱患：

（1）硫化物含量超標(biāo)，而且有些已經(jīng)沿著基體形成了微裂紋；

（2）過(guò)熱魏氏組織存在，在正常組織和魏氏組織已經(jīng)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(xù)使用極有可能會(huì)斷裂。

3 結(jié)論

（1）加強(qiáng)對(duì)原材料的檢驗(yàn)：廠家對(duì)原材料的檢驗(yàn)時(shí)采取的是抽查的方式，建議改為每批檢驗(yàn)。

（2）原棒料下料時(shí)，兩端的切除量要足以消除端部的各種缺陷。

（3）閃光焊時(shí)，要嚴(yán)格按鏈環(huán)焊接工藝執(zhí)行，以免在接頭處產(chǎn)生過(guò)熱組織的魏氏組織，避免該組織與正常組織之間產(chǎn)生裂紋[5]。

（4）閃光對(duì)接焊時(shí),焊高在允許的范圍內(nèi)要多預(yù)留些，以便在切除焊高時(shí)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(chǎn)生。