螺栓断裂可能原因分析之材料及制造缺陷

材料及制造缺陷主要表现为：螺栓机械性能不合格、螺栓机械加工质量不符合要求、热处理制度不合理、加工工序不合理、原材料存在化学成分偏析、表面脱碳等。特别是热处理设备或工艺选用不当，会导致淬火过程不可控和不稳定，影响螺栓的质量，造成产品个体间的不稳定，甚至在同一产品的不同部位组织不均匀。此时，即使螺栓性能指标满足要求，但产品还是存在潜在失效的可能。

对于材料缺陷导致的螺栓断裂需要进行失效分析。例如某风电高强度螺栓断裂形式为螺纹处断裂。经过金属扫描电镜分析发现样品断面源区处呈沿晶断裂，断面有细长裂纹，扩展区有较多韧窝，综合判断螺栓失效的主要原因氢脆。

通常，酸洗处理、电镀或驱氢不彻底等因素，氢脆成为螺栓失效的主要原因之一。氢脆发生时具有突发性且危害性较大，氢脆发生后不可逆。钢中氢质量分数一般达到就 5×10−6 就会产生氢致裂纹，而高强度螺栓即使氢质量分数低于 5×10−6，也会发生氢脆。即在应力作用下，处在点阵间隙中的氢原子扩散并集中于缺口处而产生的应力集中区，促使氢原子与位错的相互作用，使位错线被钉扎住，从而使基体韧性变低，脆性加剧，材料的断裂应力下降。由于在除油、电镀或酸洗过程中钢表面被吸附的氢原子过饱和，使氢渗入钢中。

因此，建议酸洗时缩短酸洗时间以免造成过酸洗，且在酸洗的过程中应加入缓蚀剂。在镀锌前进行去应力和镀锌后驱氢处理对螺栓表面进行防护处理。