输电线路钢管塔基螺栓断裂原因分析

王家庆，陈庆涛，田 宇，陈安生

1.安徽省电力公司，安徽合肥，230022；2.安徽省电力科学研究院，安徽合肥，230601

某供电公司新建钢管塔塔基螺栓在预埋时发现与钢管塔地脚安装孔位置有误差，随即对预埋地脚螺栓采用了击打修正的方式，导致一根地脚螺栓断裂;后经检查核实，该地脚螺栓在预埋现场施工中未采用螺栓固定地脚螺栓的方式，而是采用将地脚螺栓与上下固定板直接焊接的施工方式。为查明导致螺栓断裂的原因，对一根尚未安装的地脚螺栓和已经发生断裂的地脚螺栓(标号均为45号钢)进行了相关检验分析。

1 机械性能检验

依据GB/T 228-2002要求，将来样沿纵向截取拉伸试样，采用长春试验机研究所研制的CSS-55500型材料万能试验机检验材料的拉伸性能，依据GB/T 229-2007将来样沿纵向截取摆锤试验试样，采用JB-300C型摆锤冲击试验机检验材料的冲击性能。

机械性能测试结果表明，材料的纵向拉伸性能满足相关标准要求，但发生断裂的螺栓冲击韧性值远低于标准要求，而未发生断裂的螺栓冲击韧性值为标准要求的下限值，且缺口敏感性较高。

2 金相检验

对发生断裂的螺栓，沿垂直断口位置截取金相检测试样，试样经镶嵌→粗磨→研磨→抛光制得金相试样，腐蚀剂为3%硝酸酒精溶液。采用德国Carl Zeiss Obsever Axio A1m 倒置式研究级金相显微镜和德国Carl Zeiss EVO MA15型扫描电子显微镜观察来样螺栓金相组织。图1为发生断裂的螺栓金相组织图片。

金相组织检验表明，发生断裂的螺栓金相组织为网状铁素体+珠光体组织，为退火态组织，晶粒度7～8级。由图1(a)和图1(d)可见，发生断裂的位置位于焊接处的焊接熔合线处。

金相组织检验表明，未发生断裂的螺栓金相组织为网状铁素体+珠光体组织，为退火态组织，晶粒度6～7级。

图1 发生断裂的螺栓金相组织图片

图2为未发生断裂的螺栓的金相组织图片。

图2 未发生断裂的螺栓金相组织图片

3 SEM检验

SEM图像清晰可见，来样螺栓的组织形态均为网状铁素体+层片状珠光体，但未发生断裂的螺栓显微组织及珠光体形态较发生断裂的螺栓略显均匀和细小弥散。

4 断裂原因分析及建议

综合上述检验结果分析，此次地脚螺栓发生断裂是由于材料冲击韧性不能满足使用要求，缺口敏感性较大，导致螺栓安装过程中承受外加冲击载荷的作用下在焊接处发生断裂失效[1]。建议：

(1)两只螺栓虽为同批次产品，但其机械性能(冲击韧性)差异巨大，应向螺栓生产厂家索取该批螺栓的详细生产工艺及相关质保资料。

(2)地脚螺栓在安装过程中，应严格按照相关工艺施工。对于高强度材料，由于其具有较高的缺口敏感性，在野外安装过程中一般不适宜采用焊接的方式，更不能采用锤击等方式加以校正。

参考文献：

[1]陈勇军，刘湘秋.高塔地脚螺拴和基础环的设计[J].化工设备与管道，2001，38(5)：32-35