[发明专利]易疲劳断裂螺栓的宏观金相检测方法

说明书

本发明公开易疲劳断裂螺栓的宏观金相检测方法,包括:选取螺栓进行切割并获取具有受检面的检测试样，且对检测试样进行超声波清洗;采用扫描电镜对检测试样的受检面进行微观形貌观察,并界定出疲劳源区和扩展区；将检测试样垂直疲劳源区纵向剖开并磨制,制备具有纵向受检面的金相试样,并对金相试样的纵向受检面进行微观检测；采用透射电子显微镜对具有纵向受检面的金相试样进行能谱半定量分析,检测纵向受检面对应疲劳源区部分和检测试样基体部分是否集中分布非金属夹杂物；将金相试样采用硝酸酒精溶液浸蚀后进行疲劳源区的带状组织、贫碳检测和检测试样基体的带状组织检测;采用金相显微镜对该金相试样进行金相检测;疲劳断裂判定。

技术领域

本发明涉及连接构件检测领域,特别涉及易疲劳断裂螺栓的宏观金相检测方法,所述螺栓用于风力发电机上。

背景技术

42CrMo钢属于超高强度钢,由于该钢具有高强度和韧性,淬透性也较好,无明显的回火脆性,调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,因此多用于强度更高和调质截面更大的锻件,如机车牵引用的大齿轮、压力容器后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹,也可用于2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具。而用于风力发电机的连接部件——螺栓，也常选用42CrMo钢加工生产制造。

但由于螺栓是风力发电机的连接部件,工作中承受剪切应力,当使用过程中表面出现裂纹源后,疲劳裂纹源正是依存这些微裂纹形核发展的,这些微裂纹随着所受应力的反复而逐渐跃进式发展,当疲劳裂纹扩展至一定程度,使零件的有效截面大为减少,以致不能承受逐渐增加的应力时,即行破断；因此，此类螺栓存在一定的使用寿命年限,因而对于在使用中的螺栓需要定期更换,但由于在加工生产过程中因加工条件的差异,使得螺栓的质量及使用寿命存在差异,因而造成在批量更换螺栓过程中,被更换下来的螺栓的使用寿命、塑性、韧性及疲劳极限皆不同,而将更换下来的螺栓全做报废处理,则造成材料及资源的浪费,而选择继续使用螺栓,又会存在螺栓断裂造成影响风力发电机的工作,并且还存在因螺栓断裂砸伤操作人员/工人的风险,对操作人员/工人的人生安全形成威胁。现有中,对于此类螺栓常常选用对使用中或被更换的螺栓进行抽样检测并对易产生疲劳断裂螺栓进行检测判断,从而期望通过检测和预判螺栓形成裂纹及裂纹扩展而断裂的时机,从而避免因螺栓断裂造成的影响发电机工作及对工人人生安全造成威胁的问题。

但现有中，相关技术中尚未提出解决上述问题的有效技术方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有设计技术中存在的缺陷,提供易疲劳断裂螺栓的宏观金相检测方法,通过该检测方法,对使用中或更换的螺栓进行检测,并预判螺栓形成裂纹及疲劳断裂的时机,从而有效预防因螺栓断裂造成的损失。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种技术方案如下：易疲劳断裂螺栓的宏观金相检测方法,包括如下步骤：

步骤一 试样制备及清洗

从若干待检的螺栓中抽样选取出样本螺栓,并对选出的样本螺栓进行切割获取具有受检面的检测试样；

获取检测试样后,采用超声波清洗机对检测试样及受检面进行清洗并烘干；

其中,一样本螺栓获取至少一检测试样,检测试样从螺栓应力集中且易萌生裂纹源的区域进行切割,并且受检面为螺栓的截面；

步骤二 扫描电镜受检面观察

采用FEG-450型扫描电镜对检测试样的受检面进行微观形貌观察,并根据微观形貌观察结果界定出疲劳源区和扩展区；其中,

若微观形貌观察受检面区域存在若干孔洞和/或细小裂纹,则界定为疲劳源区；

若微观形貌观察受检面区域存在疲劳辉纹,则界定为扩展区；

步骤三 疲劳源区金相微观检测