Q235B通信钢管塔断裂失效分析与解决方法VIP免费

Q235B通信钢管塔断裂失效分析与解决方法摘要：Q235B碳素结构钢制造通信塔在矫直过程中出现焊接处断裂。采用扫描电镜、光学显微镜、以及力学性能测试等方法，对断裂构件进行了分析，并对化学成分和力学性能进行检测。结果表明，材料原始组织铁素体和珠光体呈带状分布，导致材料出现各向异性。在矫直过程中，应力在焊接处造成集中，超过了材料的抗弯极限，导致其发生脆性开裂。经试验，构件焊接后，采用退火工艺可消除此类故障。关键词：Q235B；通信钢管塔；脆性开裂；失效分析FailureAnalysisandresolvedMethodsofQ235BCommunicationTowerofsteeltubeFanWenJing,SunWeiLian,WangHuiQiang,SunBoElectricalandMechanicalEngineeringCollegeAgriculturalUniversityofHebei,P.R.China,071001Abstract:Q235BconstructionalcarbonsteelCommunicationTowerofsteeltubeiscrackedinweldduringstraightening.UsingofScanningElectronMicroscopy(SEM)，Metallographicalexamination,andMechanicalpropertiesmeasurement,thecrackingwasanalyzed.Besides,thechemicalcompositionandmechanicalpropertiesweretesting.Theresultsshowthatintheprimordialstructuretherearebandedferriteandpearlite,whichbroughtaboutanisotropy.Inthestraightenprocess,Thebandedstructurecausedthestressconcentrationinweld.Theresultantstressexceededtheultimatebendingstrengthofthematerial,andthencausedthebrittlecracking.Whenthecomponenthasbeenjointed,Viatheexamination,introducetheannealtechnicscouldavoidthisfailure.Keywords:Q235B;CommunicationTowerofsteeltube;Brittlecracking;failureanalysis通信塔由数根圆筒形构件连结而成，圆筒周身布有翅片，与杆身焊接一体，以供通信天线安装。外形如图1所示。塔材料为Q235B焊接钢管。翅片和法兰焊在钢管上，部分钢管由于焊接应力产生弯曲，需通过矫直才能使用。具体方法是：并排两根钢管，其两端用钢丝绳固定，中心处用千斤顶外推，出现钢管在翅片与钢管焊接处发生断裂事故，为了查明断裂失效的原因，运用失效分析基本方法［1］，借助金相显微镜和扫描电镜对断口显微组织和断口形貌进行分析。1理化检验与分析1.1化学成分检验为了了解零件的化学成分，采用化学分析法对失效钢管材质进行分析，结果见表1。从材料成分看，该材料成分符合GB/T1299-2000中对Q235B碳素结构钢的要求。表1Q235B碳素结构钢化学成分（wt﹪）Table1ElementalcompositionofQ235Bconstructionalcarbonsteel(wt﹪)项目CSiMnSP样品实测值0.170.230.460.0140.020GB/T1299-20000.12～0.20≤0.300.30～0.70≤0.045≤0.0451.2焊缝区检验对缺陷钢管焊缝处检验，参照直缝电焊钢管标准GB/T13793-92，焊缝尺寸满足标准要求。1.3宏观检验（断口分析）断口宏观形貌如图2所示，可见断口上呈亮灰色、断面平齐且具有强烈的金属光泽和明显的结晶颗粒［2］，断口周边无明显的剪切唇，用扫描电镜观察，见图3、4，其微观形态具有解理或准解理特征的河流花样,具备明显的脆性断裂特征。图1管材外形图2断口宏观形貌Fig.1theshapeofsteeltubeFig.2MacroscopicofFracturesurface图3断口形貌电镜照片图4断口形貌电镜照片Fig.3FractureSEMFig.4FractureSEM1.4力学性能试验与分析对失效钢管断口附近取样，制备试件后，进行力学性能试验，测得结果与标准对比结果见表2。表2力学性能实测值与标准值对比Table2Mechanicalpropertiescontrastofmeasurementanddemandvalue项目σb（MPa）σs（MPa）δ5（﹪）实测值48624223标准值375～500≥235≥26由比较可得，钢管的强度和塑性指标基本符合要求。1.5金相检验根据金相试样取样与制样要求在断口处取样［3］，经磨光，抛光、腐蚀后，用光学显微镜观察到的组织，见图5，按照GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定评定非金属夹杂物等级为D类2级［4、5。6］,试样显微组织为：铁素体+珠光体，断口处横截面金相组织见图6，纵截面铁素体和珠光体呈带状分布，见图7，按GB/T13299-91评定为B系列4级。图5Q235B钢管夹杂物形态100×图6横截面金相组织形态100×Fig.5Inclusion...