邓春强

（广汉金鹏石油机械有限公司，四川 广汉618300）

2019年11 月，在四川威页XX平台页岩气压裂施工时，一台压裂泵车液力端排出管汇连接螺栓位于左下方的一颗发生异常断裂；该螺栓设计使用寿命大于100 h，而实际仅使用到60 h，螺栓在工作过程中承载交变载荷；螺栓制造过程呈标准化、批量化的特点，由搓丝工艺制作，生产工艺流程为：下料－粗加工－调质处理－精加工－搓丝－表面处理。热处理工艺为：860℃保温2 h油淬，520℃回火3 h水冷。通过宏观及微观断口形貌观察和理化性能、金相组织分析等检测，找出主要原因，并提出改进措施。

1 断口分析

1.1 宏观观察断口

断裂位置和断口宏观形貌如图1、图2。

图1 断裂位置

图2 断口宏观形貌

该压裂泵车液力端排出管汇使用1”-8UNC双头螺栓，所用钢材为42CrMo；断裂失效位置位于靠近螺母支离承面的螺纹部位，螺栓其余部位尚未发现肉眼可见的明显划痕、碰伤等缺陷；断口未见腐蚀痕迹、无明显塑性变形且呈灰白色，中间部位呈较为平滑的近似圆形且结晶细腻；裂纹源处周围存在由中心向外散、似环状水波纹状平整可见的细小贝纹线，螺栓边缘断裂区域剪切唇明显有约呈45°左右的夹角，此为韧性断裂特征。依据宏观断口形貌特征可以判断螺栓断裂失效形式为疲劳断裂。

疲劳断裂失效的发生通常经历四个阶段：

（1）产生断面疲劳源；

（2）裂纹缓慢扩展；

（3）裂纹迅速扩展；

（4）最终发生瞬间断裂。

1.2 微观观察

对失效螺栓断面进行扫描电镜观察，断面疲劳源经低倍放大后形貌如图3所示，其断口无明显的塑性变形，有明显可见的疲劳贝纹线，如图4所示。……