一、情況簡介
某汽車起重機在試吊一重約1噸的角塊的過程中小鉤鋼絲繩發生整體斷裂。事故鋼絲繩材質為65鋼,結構為6×37+FC,鋼絲與鋼絲之間為點接觸,捻制方法為右交互捻ZS。為查明鋼絲繩斷裂原因,避免類似事故的再發生,筆者對事故中的鋼絲繩取樣進行了檢驗和分析。
二、理化檢驗
1.宏觀檢驗
圖1為斷裂鋼絲繩。事故發生時,圖1所示一端與吊臂相連,斷裂處形貌呈花簇狀。圖2為事故鋼絲繩表面宏觀形貌,鋼絲繩表面有大量油污、顆粒,外層鋼絲磨損嚴重。
2.化學成分分析
遠離斷裂位置取樣,使用LAB-M11直讀光譜儀進行化學成分分析,結果見表2。該鋼絲繩的化學成分符合GB/T 699-1999《優質碳素結構鋼》對65鋼成分的技術要求。
3.力學性能試驗
在靠近事故鋼絲繩斷裂處取樣,樣品長度1m,置于WAW-2000C型萬能試驗機上進行拉伸試驗。結果顯示,事故鋼絲繩的破斷拉力為92.362kN。
4.金相檢驗
從鋼絲繩斷裂部位截取軸向和橫截面試樣,經鑲嵌、磨拋和4%(體積分數)硝酸酒精溶液腐蝕后進行顯微組織觀察。圖3為事故鋼絲繩軸向顯微組織,可以看出,近斷裂面處與遠斷裂面處的組織均為回火索氏體+鐵素體,鐵素體呈長條狀。圖4為事故鋼絲繩的橫截面顯微組織,部分鋼絲已嚴重磨損,回火索氏體和鐵素體分布均勻。
5.硬度測試
截取事故鋼絲繩橫截面,經鑲嵌、磨拋后,置于Durascan-20顯微硬度計上進行維氏硬度測試,結果如表3所示,符合中高碳鋼絲經淬火+高溫回火處理后的硬度要求。
6.掃描電鏡及能譜分析
將鋼絲繩斷口置于掃描電鏡下觀察。圖5為1#鋼絲的斷口形貌。鋼絲繩共有6股,其中4股鋼絲的斷口形貌均與1#鋼絲類似,鋼絲表面平齊,斷口與鋼絲軸向呈一定角度,屬于由剪切力作用形成的解理斷口。從圖6中可以發現其斷口有絮狀組織,對其進行能譜(EDS)分析,結果表明,絮狀組織中氧含量較高,如圖7所示,說明其已被氧化,在此次事故發生前已發生斷裂,屬于陳舊斷口。
另2股鋼絲的斷口形貌與如圖8所示的2#鋼絲斷口類似,斷口均呈杯錐狀,中部疏松纖維區、臨近的快速解理區和最外沿的剪切唇區,屬于典型的拉伸斷口。纖維區分布有大量細小的等軸韌窩,見圖9,韌窩邊緣清晰,棱角分明,表明其為一個新鮮斷口,是在此次事故中由于受到軸向拉應力而造成的斷裂。