盆式橡胶支座铸钢件断裂原因分析-中国应急分析测试平台.PDF

记录号：JS-AL-交通运输（铁道、汽车、舰船、桥梁）-047 盆式橡胶支座铸钢件断裂原因分析 摘要：某 GPZ-15000KN 盆式橡胶支座在施工过程中发生断裂。通过材料化学成分分析、材料力学性能 试验、探伤检验、断口分析、金相组织检验，结果表明：1. 断裂盆式支座铸钢件的材料化学成分、 力学性能、内部质量和金相组织均不符合 JT391-1999“公路桥梁盆式橡胶支座”标准的规定要求。 2. 盆式支座铸钢件的材料制造质量不合格是导致铸钢件发生快速脆性断裂的主要原因。 中 关键词：盆式橡胶支座；脆性断裂；材料制造质量 材料种类/牌号：铸钢 概述 国 某 GPZ-15000KN 盆式橡胶支座在施工过程中发生断裂，试样为断裂的支座铸钢件，断裂件形状如 图 1 所示，支座型号：GPZ-GD 固定；规格：15000 kN；重量：1605 kg；出厂日期：2006.8。执行JT391-1999 “公路桥梁盆式橡胶支座”标准。对该支座发生断裂失效的原因进行了分析。 测试过程与结果 应 材料化学成分分析 从断裂盆式支座铸钢件上取样进行材料化学成分分析，结果见表 1，由于试样不同部位的成分分 急 布不均匀，表中标注*号的元素为多取样点分析结果的平均值。表 1 中同时列出了 ZG230-450 铸钢的 成分规范要求。从分析结果可以看出，断裂盆式橡胶支座铸钢件的材料化学成分与 ZG230-450 铸钢的 成分规范不符，其中碳、磷、硫元素的含量均超过规定要求的上限，特别是碳含量达到 1%以上，远 分 远超出 ZG230-450 铸钢的规定要求，也远远超出 JT391-1999 允许使用的 ZG270-500 铸钢的成分规范 要求。 表 1 化学成分分析的结果及标准对照（W/%） 析 C* Mn* P* S* Si Cr Ni Cu 盆式支座 1.18 0.81 0.13 0.060 0.45 0.11 0.05 0.064 ZG230-450 ≤0.30 ≤0.90 ≤0.040 ≤0.040 ≤0.50 ≤0.35 ≤0.30 ≤0.30 *具体分析值分别为： C (1.13，1.23，1.12，1.25，1.21，1.12) W/%； 网 Mn(0.78,0.82,0.78,0.85,0.87,0.78) W/%； P (0.12，0.14，0.10，0.17，0.13，0.12) W/%； S (0.034，0.036，0.042，0.062，0.14，0.043) W/%。 材料力学性能试验 从断裂盆式支座上制取圆棒拉伸试样和 V 型缺口冲击试样，进行常温拉伸和冲击试验，结果见表 2。表中同时列出 ZG230-450 和 ZG270-500 铸钢材料力学性能的规定要求。对照看出，断裂盆式支座 材料的抗拉强度远低于规范要求，因为拉伸试样完全脆性断裂，不能测出规定非比例延伸强度和断后 伸长率，断后延伸率接近为零，冲击吸收功只有 1 焦耳，远远低于规定要求。因此断裂盆式支座铸钢 1 件的力学性能不符合 ZG230-450或 ZG270-500 铸钢的规定要求。 表 3 力学性能测试结果 规定非比例 断后 断面 冲击 抗拉强度 延伸强度* 伸长率* 收缩率