景观灯灯杆断裂原因分析

□ 山西省产品质量监督检验研究院 安晓英

景观灯灯杆断裂原因分析

□ 山西省产品质量监督检验研究院 安晓英

某景观灯灯杆突然断裂，造成路经此处的行人伤亡（当天风力约3～4级，无外力碰撞）。灯杆表面经热浸锌处理，外表面喷塑，呈浅黄色。整体未见明显外力碰撞痕迹。为了查明灯杆断裂原因，作者对此进行了失效分析。

理化检验与结果

灯座高：1.02 m，灯杆高：7.98 m，总高度：9m。灯座与灯杆通过法兰片插入式焊接连接。灯杆插入灯座深度：140mm。

1.断口宏观分析

断口部位发生在焊接热影响区。如图1所示，断口部位除有55 mm弧长的区域为韧性断裂外，其余均为脆性断裂，断口高低不平。灯座与法兰片焊接部分有一段弧长170mm的焊缝焊接不良，存在缝隙，最大宽度为1.5 mm。

图1 断口整体形貌

灯杆与法兰片焊接部位在弧长30mm范围内，存在有夹渣、漏焊（a） 及烧穿（b） 等焊接缺陷（见图2）。

图2 断口焊接部位形貌

2.化学成分

取样部位为距断口200mm以上灯杆母材完好部位，材料的化学成分见表1。

表1 灯杆的化学成分（质量分数） /%

3.机械性能

取样部位为距断口200mm以上灯杆母材完好部位，轴向取样。材料的机械性能见表2。

表2 机械性能

依据GB/T 13793-1992《直缝电焊钢管》，灯杆材料的机械性能不符合标准最低要求。

4.金相分析

取样部位：在灯座与灯杆焊接的断口处，即过热区和熔合区各取1个试样；在灯杆母材完好部位制取试样1个。

图3 母材区显微组织

图3所示，母材区显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度大小不均匀。

图4 过热区

图4所示，过热区显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度粗大且大小不均匀，铁素体呈严重的魏氏组织。

图5 熔合区

图5所示，熔合区显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度粗大，铁素体呈针状分布，为严重的魏氏组织。

结果分析

断口部位发生在焊接热影响区。焊接部位存在有未焊满、烧穿、夹渣等焊接缺陷的区域，从而降低了该处的焊接强度；烧穿部分存在较大的热应力及组织应力，形成弧坑裂纹，成为断裂源区。

材料的焊接过热区、熔合区，组织晶粒粗大，存在有严重针状穿晶的魏氏体过热组织，使材料的塑性和韧性大大降低，容易发生裂纹及损坏。

灯杆在交变弯曲应力的作用下，于塑性、韧性降低的过热区形成断裂。

结论与建议

灯杆断裂属于灯杆材料的焊接过热区、熔合区组织晶粒粗大，存在有严重针状穿晶的魏氏体过热组织等缺陷，使材料的塑性和韧性大大降低，从而诱发的疲劳断裂。

断裂原因是材料焊接工艺不当导致材料塑性、韧性降低，且在烧穿处形成断裂源，在灯杆使用过程中扩展，最终导致断裂。

建议严格控制材料加工的工艺过程，焊接要预热缓冷，以减少出现魏氏体过热组织等缺陷，防止降低材料的塑性和韧性。■