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起重機用鋼軌斷裂原因分析寶冶肖澤鋒

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摘　要：采用金相檢驗、化學成分分析、力學性能測試及斷口分析等方法對某起重機用鋼軌的斷裂原因進行了分析。結果表明：鋼軌斷裂起源于軌底的刮傷凹坑處，刮傷凹坑處存在嚴重的脫碳現象，極大降低了該處材料的力學性能；另鋼軌材料的硅含量嚴重超標也增加了材料的脆性；在鋼軌運行過程中，刮傷凹坑處產生應力集中，萌生裂紋并迅速擴展，從而造成鋼軌斷裂；脫碳現象的存在說明刮傷凹坑處受熱較嚴重，分析認為為電弧擦傷所致。關鍵詞：起重機用鋼軌；斷裂；脫碳；刮傷２　綜合分析從宏觀檢驗結果看，鋼軌裂紋源位于軌底面兩處擦傷凹陷處，此處存在較大塑性變形，裂紋源附近未見疲勞特征，該斷裂屬一次性斷裂。從化學成分分析結果看，鋼軌材料中的硅和錳含量均不符合２韓波：起重機用鋼軌斷裂原因分析圖７　斷裂源的擦傷特征Ｆｉｇ．７　Ｓｃｒａｔｃｈｆｅａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｏｕｒｃｅ圖８　斷口上的氧化特征Ｆｉｇ．８　Ｏｘｙｄｉｃｆｅａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅ圖９　斷裂擴展區的準解理特征Ｆｉｇ．９　Ｑｕａｓｉ?ｃｌｅａｒａｇｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｆｒａｃｔｕｒｅＹＢ／Ｔ５０５５－９３技術要求，而且與廠家提供的質保書也有較大差距，說明鋼軌本身材料不符合要求，硅含量超高會增加材料的脆性，從而容易導致鋼軌發生脆斷。但導致鋼軌斷裂的直接原因并不是化學成分不合格，而是由于鋼軌底面的存在刮傷凹坑，經金相檢驗發現，刮傷凹坑處（即斷裂源）存在嚴重的脫碳現象，而脫碳會極大降低材料的力學性能。脫碳現象的存在說明刮傷處受熱較嚴重，這可能是由于鋼軌在堆放期間，焊工在焊接或者切割其他工件時，不經意在軌底進行了一次誤操作所致。在起重用行車運行過程中，鋼軌處于三點彎曲狀態，軌底受到拉應力，刮傷凹坑造成應力集中，因此起重機工作時產生的較大外力作用下，促使鋼軌刮傷脫碳處萌生裂紋。斷裂鋼軌材料為Ｕ７１Ｍｎ，屬于高碳鋼，其塑性和韌性值不高，而且鋼軌中硅和錳含量不符合技術要求，從而導致鋼軌迅速整體一次性斷裂。３　結論及建議（１）鋼軌斷裂為一次性脆性斷裂；導致其斷裂的主要原因是軌底存在刮傷凹坑形成應力集中，加之刮傷凹坑處還存在明顯的脫碳及大大降低了該處材料的力學性能，導致裂紋源在此處萌生；另鋼軌材料的硅和錳含量不符合技術要求，增加了材料的脆性，使得萌生的裂紋迅速擴展，最終造成鋼軌斷裂。（２）鋼軌作為行車運行的重要部件，其損傷的產生將嚴重威脅安全生產。因此，鋼軌生產和使用部門不僅要重視在鋼軌生產和運行中的損傷，也要重視鋼軌在運輸、裝卸和堆放等過程中產生的各種損傷，并采取積極措施，消滅一切可能造成鋼軌損傷的因素。該鋼軌材料化學成分不符合ＹＢ／Ｔ５０５５－９３對Ｕ７１Ｍｎ鋼的技術要求，建議使用方加強產品進廠檢驗。聯系方式：上海寶冶工程技術有限公司肖澤鋒/項目部副總監上海市寶山區四元路168號4號樓, 郵編200941 Tel:021-56935006 Fax:021-56925012 Mobile:13601887469 Web site:http://www.fangjianwang.com/ http://www.cn-sst.com http://www.bqt.sh.cn/

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