装配和运输时缺陷引起的破坏事故

张永友

摘 要：机械产品在装配和搬运时，也可能发生缺陷，从而造成产品的损坏和失效。紧固过度，不当的焊接，螺钉或螺栓斜着扭入，装配不当，运输时的腐蚀，都可能造成产品的缺陷。严重时使得产品直接报废或提前失效。

关键词：装配；运输；紧固；破坏

引言

机器在装配的时候，可能发生很多成为事故原因的缺陷，例如：不必要的焊接，不正确的焊接，螺钉或螺栓斜着扭入，紧固过度，以及不正确装配传动齿轮，等等。

1 紧固过度

某连杆紧固时，螺栓发生拉长裂纹，抗拉强度为980～1180N/mm2经调质的连杆轴承用螺栓按照标准以150～240N·m的力矩紧固时发生裂纹，或者发生拉长。全部螺栓具有标准规定的抗拉强度，当然发生裂纹的螺栓的抗拉强度是标准规定范围的下限值，螺栓具有细的针状调质组织。而且如图1所示那样显示了良好的延伸率。紧固连杆所规定的扭矩过高，造成了螺栓的裂纹或拉长。

2 螺纹倾斜拧入

机械零件制造厂送来从轮船安全阀上拆下的带有旋入螺扣环的阀套。零件明显腐蚀，产生坑点，并且被黑色膜覆盖。阀环螺扣倾斜旋入，从外侧向内侧产生了裂纹，内螺纹和外螺纹两者都严重腐蚀。为了查明破坏的原因，进行了化学成分的分析，从结果得知：两个零件是用奥氏体型的耐蚀不锈钢制造的，针对零件的使用目的，考虑了海水腐蚀，选择这种钢是完全正确的。但是，使用这种小零件，连可以测定的机械性能也没作要求，原因是这类零件，由于对腐蚀完全没有问题，所以对机械性能没有考虑。但零件还是发生了破坏。究其原因，是由于把阀环螺扣严重倾斜拧入造成的。因此，阀环和阀套，特别是螺纹部分产生很高的应力，海水是一种腐蚀剂，两者结合在一起，就产生了晶内应力腐蚀裂纹。

图1 图2

3 不当的焊接

吊车装载用吊钩在使用中几乎未经塑性变形，即发生脆性断裂。断裂是从最初承受载荷的螺纹沟底发生的。断裂面是粒状组织，这个断裂是具有超载断裂的特征，这个吊钩是为防止松弛在这吊钩的上端与螺帽相焊接。通过螺栓部和螺母的纵断面的研磨面如图2所示。焊接严密没有缺陷，而且热影响区不深，达不到破坏的地方。经查，吊钩的材料是低碳钢，没有发现任何与脆性化相关的东西。当然，焊接后焊接处没有退火，根据这种情况，提出焊接应力的影响是吊钩破坏的原因。由于这种焊接应力使得吊钩对螺栓形成倾斜，所以当承受具有冲击性质的拉伸应力，大概还附加有弯曲应力。因而为了防止螺母松弛的焊接，是不适当的处理方法。

4 齿轮装配不当

汽车用经渗碳淬火的锥齿轮，行驶不到1000公里就显著磨损，在齿轮圆锥部的端面齿发生破坏，而且，破坏全部发生在一边。另外，破坏是在渗碳层下中心部分的材料为起点，由疲劳破坏而发生。检查渗碳淬火组织，其深度和硬度都正常，因此判断：显著的局部损伤的原因是高的过载，这种高过载是由于不正确的安装，使得齿面的比较小的部分载荷集中。

5 因装配引起的破坏事故

在装配架设在溪谷上的预应力混凝土桥梁时，加了应力，但是，在把预应力混凝土用钢丝埋入钢筋鞘管中，在填塞灰浆前，有几根Ф12.2毫米的钢丝断了。这种钢丝是用屈服点最低为1420N/mm2，抗拉强度最低为1570N/mm2的含碳量为0.55%的调质PC棒料制造的。将100根的钢丝引进钢丝鞘时，这些钢丝被方形断面钢筋鞘的尖角几次折弯。钢丝的表面有局部被擦光或带兰色的回火色的地方。其中的一部分发生初期裂纹，或由于弯曲开始破裂。钢絲的断裂，从这种擦光的地方开始。呈肾脏形的断裂面由因腐蚀而变成浅黑的旧的初期裂纹和具有条状边缘的大的最终断裂部组成。在钢丝擦光处的纵断面的表层组织来看，有强烈的塑性变形。由于摩擦和塑性变形，材料被加热到很高的温度，然后快速冷却，从而生成马氏体。生成马氏体时会伴随形成相变应力，它可能组织产生裂纹的原因。同时，脆的马氏体可能是在钢丝发生局部塑性变形时成为该处产生裂纹的成因。

6 在运输时发生的事故

在运输时发生的事故大部分都是由于腐蚀引起的破坏事故。但较为棘手的是：由于什么而引起腐蚀？以及在什么时候发生的腐蚀？某厂发向东亚的2包带钢中的1包，严重锈蚀，遭到索赔。检查卷材，卷的外面部分的腐蚀比中央部分显著，卷的边缘部分的腐蚀比中间的厉害，总之，这种腐蚀是由于从外边侵入引起的。

从卷材表面用钢丝刷采集铁锈，将其溶解于硝酸，铁锈的成分如下：

从表中数据来看，Cl-含量高，暗示腐蚀介质可能是海水，可是与之相对应的阳离子的含量，特别是Na+的含量是非常之少。另外，包裹带钢卷材的皱纹纸上不含有只与海水相应的阳离子的物质，而含有非常多的Cl。综合以上两点，可以确认事故并非是由海水腐蚀而引起。后来查明：这一破坏事故发生的原因，是由于与带钢装在同一货仓中的四氯化碳容器中的一个发生了泄露而造成的。水和四氯化碳蒸汽一起进入了钢卷的包装中，进行了腐蚀。铁以二价离子溶解于水溶液中。四氯化碳分解，一部分Cl与铁发生反应并析出，正因为这样，带钢卷表面上的铁锈中Cl的含量非常之大。

7 结束语

以上几个实例都是在现实中曾经发生的破坏事故，说明除了在加工过程中可能形成不合格的产品以外，装配和运输也是非常重要的环节，如有不当，也会造成严重的后果。

参考文献

[1]高波.机械制造[M].大连理工大学出版社，2011：75-80.

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[3]杨家军，张卫国.机械设计基础[M].华中科技大学出版社，2002：150-155.