深圳金属桁架失效分析- ISO 17639-2003

公司名称：深圳中翔检测技术有限公司www.zhongxiangjc.com

样品失效背景信息收集：

惠州市卡司通展览有限公司的桁架：1、桁架在1.8米的高度静载14小时无问题； 2、在拉升过程中5-6米的位置出现坍塌；3、坍塌后对断裂桁架进行分析，主管出现焊口断裂，导致另一侧主管受力不均直接拉断，整个坍塌过程2-3秒。失效样品如下图：

1.宏观检查

  对收到的样品进行宏观检测发现：桁架一侧的两根主管上的焊接就如搭接在一起，断裂发生在熔敷金属

部位； 而桁架另外一侧两根主管的断裂则发生在主管上；如下图所示：

2、样品焊接检验

   为了进一步找到样品的失效原因，截取一根主管断裂的焊缝进行焊接分析，分析其焊接质量。

   样品的测试位置如下图：

2.1焊接宏观金相检验

测试方法: ISO 17639-2003

判定要求:ISO 10042-2018, level B

测试设备: 体式显微镜

测试结果 如下图

2.2焊接金相显微组织检验

   熔敷金属和界面组织正常，未见异常现象。

3. 化学成分分析

检测铝管的化学成分，确认其成分是否符合要求。

3.力学性能分析

对样品进行制样拉伸及硬度测试，测试结果见表2~表3，测试结果符合客户要求

表2 机加工制样拉伸

4.失效原因讨论分析

   4.1. 检查惠州市卡司通展览有限公司失效的桁架发现：桁架的断开位置既有在熔敷金属上， 也有在

主管上；观察熔敷金属的断裂位置，其材料的厚度比较薄，断裂仅从熔敷金属上撕裂，熔敷金属未与基材充分熔合。

   4.2. 检查桁架主管断裂位置发现：主管断裂之前发现了明显的塑性变形，断口呈现一定的宏观塑性特征；由此可知，桁架主管由于承受了到达其材料屈服以上的力，过载导致其断裂；初步计算桁架主管所承受的力F=Rp0.2 * S≈27.1*831kgf=22502kgf。

   4.3. 客户提供了现场失效时的信息：桁架在1.8米的高度静载14小时无问题； 在拉升过程中

5-6米的位置出现坍塌；整个坍塌过程2-3秒。

由上述三点可知：桁架由于熔敷金属未与基材充分熔合，熔敷金属本身的可承受力比较低，在桁架的使用过程中熔敷金属先裂开（可能静载14小时后熔敷金属就在逐步开裂），拉升过程中桁架的各个部位要承受更大载荷(动载荷），薄弱之处先裂开而导致整个桁架失稳、坍塌而失效。

 5.结论  

5.1制作桁架的铝合金（6061-T6），其力学性能、硬度、化学成分等符合产品规定的技术规格要求；

5.2桁架的（主管断裂的焊缝）熔敷金属、焊接界面的显微组织未见明显异常，但是焊接宏观金相发

现裂纹、夹杂、未熔合等缺陷，不合格；

5.3 导致此次桁架失效的主要原因是焊接未到达要求，局部断开导致桁架整体失稳、坍塌而失效。

6.意见及建议

  桁架是一种受力结构，应确保各个部位都结实、可靠，才能让桁架整体受力均匀，稳定、安全地工作

 （桁架主管能承受20吨以上的拉伸屈服力也断裂了）。此次桁架在上升的过程坍塌失效，没有出现大

的安全事故是好的，但建议客户对焊接进行一个严格评估，确保焊接质量结实、可靠。