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        車輛防爬器彈簧墊圈裂紋分析

        2020-10-21 21:45:50劉和平丁寶英
        西部論叢 2020年2期
        關(guān)鍵詞:氫脆

        劉和平 丁寶英

        摘 要:地鐵車輛防爬器是通過螺栓連接在車輛頭部車體鋼結(jié)構(gòu)上,具有三種功能,一是車輛碰撞時吸收碰撞能量,減緩對車輛的損壞程度;二是防止兩車碰撞時產(chǎn)生攀爬,造成車輛更大的損壞;三是保護(hù)車上司乘人員安全。隨著車輛運營時的振動和運營里程的增加,防爬器螺栓彈墊往往會出現(xiàn)裂紋直至斷裂的可能,造成螺栓松動、扭矩失效,存在防爬器脫落的安全風(fēng)險,威脅行車安全。本文就現(xiàn)場案例分析了防爬器彈墊失效的原因,并提出預(yù)防解決措施,具有現(xiàn)實意義。

        關(guān)鍵詞:防爬器;彈簧墊圈;氫脆;糾正預(yù)防措施

        一、引言

        螺栓彈簧墊圈斷裂失效,一般有三種類型:疲勞斷裂、塑性斷裂、脆性斷裂,斷裂失效的主要因素有:(1) 彈簧墊圈材質(zhì)不良,非金屬夾雜物嚴(yán)重,成為裂紋啟裂源;(2) 彈簧墊圈制造工藝有缺陷,不符合機(jī)械性能要求;(3)施工工藝不科學(xué),不滿足運營實際工況要求。

        二、問題描述

        某地鐵項目T車防爬器安裝后,涂膠時發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)第該列T車等共有17個彈墊出現(xiàn)裂紋,不良率為20%。

        三、理化檢測

        1、彈簧墊圈技術(shù)參數(shù)

        螺栓(JIS B 1180:2004),規(guī)格為M16×70,8.8級,由日本供應(yīng)商提供。

        彈簧墊圈(JIS B 1251:2001),材質(zhì)為SWRH62(JIS G 3506:2004 高碳鋼線材)相當(dāng)于國標(biāo)60Mn、65Mn材料,表面鍍鋅(由供應(yīng)商代理,產(chǎn)地日本,表面鍍鋅處理)。

        2、理化檢測

        現(xiàn)場取九種樣品送第三方檢測機(jī)構(gòu)檢驗,斷口、硬度、化學(xué)成分、含氫量檢測情況如下:

        四、機(jī)理分析

        1、斷口分析。從掃描電鏡低倍形貌觀察,斷口較粗糙、發(fā)亮且顏色一致;斷口微觀形貌呈現(xiàn)沿晶斷裂特征,并伴有晶間二次裂紋,晶面可見“雞爪紋”、準(zhǔn)解理及韌窩,屬脆性斷裂,見圖2、圖3。

        2、斷件化學(xué)成分。從表2:試樣化學(xué)成分分析結(jié)果(%)可以看出,材質(zhì)的重要組分均在合理的區(qū)間內(nèi)(其中1#、4#、5#樣品含C量超標(biāo);9#含Mn量超標(biāo),試樣化學(xué)成分有離散、不穩(wěn)定),基本符合日本JIS G 3506-2004 高碳鋼線材標(biāo)準(zhǔn)。

        3、氫含量。雖然含氫量不能作為判定合金鋼彈墊是否會發(fā)生氫脆斷裂的依據(jù),但測量氫含量有助于了解彈墊的抗氫脆性。一般認(rèn)為,當(dāng)氫含量達(dá)到5ppm以上時,材料的沖擊韌性ak值會有不同程度的降低,而且隨著氫含量的增加ak 值隨之下降。查看第三方檢測機(jī)構(gòu)出具的報告,去鍍層的樣件氫含量均在2ppm以下,未去鍍層的樣件氫含量在3.6~16ppm之間,基本確定存在氫脆斷裂。

        4、制造工藝。彈簧墊圈制造工藝:彈簧鋼盤條→拉線→盤線→切割→酸洗→電鍍鋅→去氫,經(jīng)調(diào)查供應(yīng)商生產(chǎn)工藝,確認(rèn)彈簧墊圈電鍍鋅后未進(jìn)行去氫處理。

        5、結(jié)論。造成彈簧墊圈斷裂的原因:原材料中C元素超標(biāo)造成沖擊韌度降低;電鍍鋅后未去氫處理[2]。

        五、糾正預(yù)防措施

        1、修訂彈簧墊圈供貨技術(shù)條件,增加以下要求:

        1)原材料化學(xué)成分滿足JIS或GB/T 對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分之要求。

        2)采用無氫脆電鍍工藝,嚴(yán)格執(zhí)行除氫工藝及工序?qū)z,保證除氫回火溫度200℃、保溫時間6小時。

        3)按照J(rèn)IS或GB/T3.98.17-2000標(biāo)準(zhǔn)實施氫脆檢驗,提供彈簧墊圈氫脆出廠試驗報告。

        2、進(jìn)貨檢驗

        根據(jù)緊固件入廠檢驗通用指南,對彈墊進(jìn)行外觀檢查,并核對原產(chǎn)地證明及出廠試驗報告。

        3、嚴(yán)格施工工藝

        嚴(yán)格按照防爬器安裝作業(yè)指導(dǎo)書中緊固扭矩為220N·m,使用計量有效期內(nèi)的扭矩扳手進(jìn)行施工。

        4、跟蹤觀察實施效果,固化彈簧墊圈檢驗文件及防爬器安裝作業(yè)指導(dǎo)書。

        參考文獻(xiàn)

        [1] JIS G 3506-2004 高碳鋼線材[S]出版地:日本標(biāo)準(zhǔn),2004.

        [2] 孫小炎,螺栓氫脆問題研究[J].航天標(biāo)準(zhǔn)化,2007(2):2-3.

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