AM2 锚链断裂原因分析

袁霞光，何光富，张军刚，孙永权

（武昌船舶重工集团有限公司，湖北 武汉 430400）

锚链是连接船体与锚的钢质链条，它的主要作用是：连接锚与船，向船体传递锚的抓驻力；在锚泊时，因抛出的锚链有一定的重量，可在水中对船舶所受到的风流等外力起一定的缓冲作用[1]；平卧水底部分的锚链对锚的作用力保持水平，有利于锚的可靠抓底，同时这部分锚链因受到泥土的阻滞作用，还能提供部分锚泊力。

1 锚链的生产工艺

备料→感应加热→弯环→闪光对焊→去毛刺→压档等[2]。

2 试验及结果分析

2.1 断裂锚链分析

2.1.1 化学成分分析

在断裂锚链上取样进行试验：化学分析试验结果见表1：

表1

从表1 可以看出，P 元素含量在上限，S 元素含量超标，其他元素含量在合格范围。

2.1.2 力学性能试验结果（见表2）

表2

表2 可以看出，锚链各项力学性能指标是合格的。

2.1.3 金相分析

断裂链环分析：链环断裂后呈翘曲的C 形，宏观见图1。

图1

取断裂面附近的样做金相微观分析，腐蚀前观察夹杂物含量，发现有害夹杂物硫化物含量严重超标，组织中发现超长硫化物，见图2，硫化物夹杂物评级为2.5 级，这与表1 中硫化学成分超标是相吻合的。

图2

将试样腐蚀后发现基体组织正常，组织为铁素体+珠光体，呈带状分布，见图3；有些硫化物严重的地方，硫化物也顺着基体的带状分布，见图4；焊缝组织正常，为铁素体+珠光体+少量颗粒状碳化物，见图5；组织放大后见图6。

图3

图4

图5

图6

而在接近焊缝端头的位置组织异常，出现了过热的魏氏组织，组织为：珠光体+网状铁素体，见图7，放大后见图8。

图7

图8

在焊缝表层有微裂纹、夹渣和坑洞，见图9 和图10。

图9

图10

综上所述，引起此环断裂原因如下：

（1）原材料中硫化物过多，很多硫化物沿着基体带状分布，裂纹很容易在这些部位产生。

（2）断裂位置在焊缝位置附近，断裂起源于锚链外侧、断口断面的边缘部位[3]。断裂源区焊缝表层存在很多的夹渣、凹坑和微裂纹，所在的凹坑处周围的金属流线消失，说明凹坑处曾受到高温影响，有过热的魏氏组织，分析认为焊接时焊渣残留在锚链表面，后在使用过程中焊渣脱落，形成凹坑、腐蚀性介质在凹坑处积存，导致该处在腐蚀与交变应力的共同作用下发生腐蚀疲劳断裂。

2.2 未断裂链环

为进一步探查锚链断裂原因，另取了未断裂的链环进行了分析。

该链环是在船上另取的一个未断裂链环，在该链环的焊接处取样进行了金相分析。

接头剖开后宏观试样见图11，从图11 可以清楚地看到焊接端部有裂纹。

图11

试样抛光后发现基体中硫化物含量同样存在超标现象，而且硫化物的方向是随着焊接挤压的流线向上隆起，具体见图12。除了硫化物，在焊缝表层还有一些疏松和孔洞，见图13。

图12

图13

端部裂纹处腐蚀后，组织中有多条硫化物顺着焊接受力隆起的方向开裂，见图14。纵观焊缝处从下到上的组织递变：最下面是正常的焊缝组织，正常焊缝往上有过热的魏氏组织，在正常组织和魏氏组织之间出现了裂纹，在魏氏组织的最上面部位则有一段未熔合的黑洞，整体见图15。

图14

图 15

链环虽然没有断裂，但已经存在多个断裂的隐患：

（1）硫化物含量超标，而且有些已经沿着基体形成了微裂纹；

（2）过热魏氏组织存在，在正常组织和魏氏组织已经有裂纹存在；

（3）焊缝表面有很多疏松和孔洞，而且有焊接缺陷未熔合存在，如果继续使用极有可能会断裂。

3 结论

（1）加强对原材料的检验：厂家对原材料的检验时采取的是抽查的方式，建议改为每批检验。

（2）原棒料下料时，两端的切除量要足以消除端部的各种缺陷。

（3）闪光焊时，要严格按链环焊接工艺执行，以免在接头处产生过热组织的魏氏组织，避免该组织与正常组织之间产生裂纹[5]。

（4）闪光对接焊时,焊高在允许的范围内要多预留些，以便在切除焊高时将接头处的夹渣和未熔合等缺陷都清除干净。

（5）切除焊高以后的表面要修磨，修磨方向要正确，修磨后的表面要平滑，不能留下很深的尖锐痕迹和凹坑，以免裂纹在磨痕处产生。