2019
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邱康勇，张 杰，吴继权（深圳市特种设备安全检验研究院，深圳 ５１８０２９）摘 要：某公司一户外钢结构楼梯螺栓发生断裂失效，采用宏观分析、化学成分分析、金相分析、硬度测试、断口分析等方法对螺栓断裂原因进行了分析。结果表明：螺栓断裂主要是因为螺栓部分新鲜表面暴露在空气中，在腐蚀性环境和应力的共同作用下，应力集中的螺栓根部开始萌生裂纹，裂纹由外向内扩展，最终造成一次性断裂。关键词：钢结构；螺栓；断裂；腐蚀；应力集中户外钢结构楼梯具有强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好、便于安装和拆卸等特点；同时户外钢结构楼梯在制作安装时，表面进行了喷塑、浸锌或烤漆等技术处理［１］，因而还具有造型美观、价格适宜、经济实用、防台风、隔热、隔音、保温、防潮等特点。 某公司在对户外钢结构楼梯进行检查时发现，一固定螺栓发生断裂失效。断裂螺栓标称材料为2０ＭｎＴｉＢ钢,规格为Ｍ２０ｍｍ×７０ｍｍ,性能等级为10.9S，为高强度螺栓。该螺栓作为紧固件应用于户外钢结构楼梯，如图１所示，于２０１６年１２月发生断裂，累计使用时间约为２ａ（年）。高强度螺栓其抗拉强度大，表面硬度高，力学性能好；热处理一般采用调质处理，即淬火＋高温回火；表面处理常采用表面磷化或者表面氧化。该断裂螺栓热处理工艺为调质处理，表面处理工艺为发黑处理。为查明该螺栓断裂失效原因，笔者对其进行了检验和分析。１ 理化检验１．１ 宏观分析 失效螺栓的整体宏观形貌见图２，可见螺栓表面涂有黄色油漆，但油漆面不完整，螺栓断裂位置为螺栓根部，该处为应力集中位置。螺栓断口的整体宏观形貌见图３，断口上可见明显的锈迹，断口较为平整，没有明显的塑性变形，断口上存在明显的扩展条纹，扩展条纹的收敛处为起裂源,扩展条纹最终发散方向附近存在断裂台阶，该处为最后断裂区［２］。图４为起裂源区局部放大形貌，可见起裂源位于螺栓边...