机械装备失效分析小课堂——服役过程中的失效案例分析(2)

综上可见，该螺栓装配时未对力矩作规定，装配不当，预紧力过大，从而导致螺栓在服役过程中发生了氢脆型断裂。

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案例2：疲劳断裂

风电设备上的中间齿轮轴材料为18CrNiMo7-6钢，齿部采用了渗碳处理，，使用状态为淬火+回火。齿轮轴装机并网运行530d（天）时发生断齿失效。

经事故调查，该类型齿轮轴发生断齿失效的事故同批次的仅此一起，失效所在地点为北美，运行过程中齿轮轴为单向转动。笔者在对其进行失效分析前，使用方已对断齿进行了切割，有一部分断齿样品未提供。

图2 失效齿轮轴及断口宏观形貌

对失效齿轮轴进行宏观观察，仅发现一个断齿，其余齿均比较完整，所有齿面均未见明显凹坑和损伤，见图2a)。断口整体上比较平坦、细腻，可见贝壳纹，具有疲劳断裂的宏观特征，见图2b)。将断裂的两部分进行匹配，靠近齿根一面吻合良好，靠近齿轮节圆一侧的匹配性则较差，存在样品缺失，见图2c)，d)。从图2d)中可以看到该齿面上存在挤压痕迹，说明该齿面为受力面。发生断齿后，连在齿轴上的断齿部分受到配合齿的多次撞击，断口边缘部分发生了二次断裂。

从图纸规定的位置取样进行力学性能试验和化学成分分析，结果均符合相关标准技术要求。齿部的渗碳层深度和硬度也符合技术要求。非金属夹杂物含量评级结果为：A0.5，B0，C0，D0.5；奥氏体晶粒度级别为9~9.5级。齿轮轴的纵向低倍组织和横向低倍组织亦均未见异常。