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TBD234V8柴油机排气管紧固螺栓断裂的

原因分析

摘要：柴油机排气管连接侧严重破裂,气体通风造成温度过高,严重威胁到机

组的安全,要迅速解决所有螺钉的更换,保温恢复以菱形加固带增加保温压紧力，

增加隔离压力,并增加热电偶冷却气源热电偶保护等措施,采用红外成像加强检查,

不仅缩短了报废时间,而且也巩固了事故的重复性,安全生产基础。本文主要分析

TBD234V8柴油机排气管紧固螺栓断裂的原因。

关键词：柴油机；扩散段；螺栓断裂；处理

引言

螺丝作为一种连接方法,具有设计简单、零件标准化、易于装配和拆卸、效

率高、成本低等特点,广泛应用于汽车零部件和发动机的设计和装配过程中。其

原理是通过在连接器的螺纹上施加螺钉头上的扭矩来拧紧螺钉,并固定由扭矩产

生的张力,以便将两个连接器连接在一起。

1、综合分析

化学分析表明，断裂螺杆中心元素含量满足GB/t3077-2015的要求，但螺杆

表面碳含量仅为0.009%，远远低于标准要求；螺杆核心微观结构为奥氏体，含少

量铁素体的螺纹表面具有显着的脱水层结构，对应于化学分析的平均脱水层深度

约23.5微米，远远高于标准的显微硬度测试要求，表明螺杆中心硬度约为368hv

虽然螺杆表面的显微硬度约为133HV，这进一步证明了螺杆表面已被高度剥离，

并且螺杆表面的显微硬度不符合标准的层形成要求，但会降低螺纹表面材料的性

能，特别是在螺纹根部，在这种情况下，重构层与基本结构的增大系数之间的差

异会导致螺纹根部应力集中，从而导致螺纹表面出现微裂纹，从而改善螺杆的微

观组织并获得理想的奥氏体组织，加工后应调整螺杆，为了提高螺杆的强度和抗

疲劳性能，断裂螺杆的微观结构含有太多的线和不规则球形材料，研究表明共混

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物与基体之间的弹性和塑性差异很大，并且共混物的存在破坏了金属基的均匀性

和连续性，并且很容易在共混物周围产生应力集中，从而导致材料与共混物之间

的界面裂纹，形成小孔，减少螺杆的承载面积并降低其在裂纹上的扩展区域的性

能，因此，在扩展区域中，可以看到大量的小孔和台阶，扩展分析表明，螺杆断

裂是由于8年的内部损伤累积而造成的，而不是瞬时过载一般来说，螺杆的强度

更为复杂，特别是连接到第一座塔的高强度螺栓，这些螺栓不仅承受由风力变化

引起的轴向和弯曲应力，但是，安装螺栓时由于扭转而产生的剪切应力不均匀，

高应力螺栓在三维应力作用下承受循环载荷，在螺纹根部的脱水层的弱结晶边界

区域形成微裂纹，并逐渐扩展到疲劳极限。

2、断裂情况分析

1)螺栓断裂原因分析断裂螺栓的有效旋入深度1=60mm，机脚支架厚度为

35mm，实际螺栓旋入机身长度为25mm，螺栓断裂位置即螺栓与机身截面相交的位

置。机脚螺栓一是起到连接机身与机脚的作用，二是起到承担机身总重的作用。

因此，螺钉在此位置与拉伸应力以及最集中应力的弯曲力共同作用，这是整个螺

栓的薄弱部位，我们对其化学成分、刚度进行了分析，断裂螺杆的金组织和物理

性质符合10.9硬度标准:32hrc-39hrrc，测量:36hrc，符合10.9螺杆标准的显

微组织为奥氏体，无解构、折叠等缺陷，符合标准断裂分析的要求，表明在宏观

尺度上，从螺纹根部开始没有显着的塑性变形，断裂均匀，瞬间断裂较小；这是

单向折弯疲劳；2)导致机身中的螺栓损坏的原因分析了在断裂后在横向螺栓中以

特定角度损坏的原始螺栓，从而导致机身内部严重损坏；如果使用了通用的螺纹

套筒修复方法，则套筒外圆太大，螺栓的外