轨道车辆制动钳螺栓断裂失效分析与应力腐蚀敏感性评估

宫垂玉 祁永东 沈赵琴 徐 鑫 蒋达磊

(1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111；2.浙江国检检测技术股份有限公司 浙江 海盐 314300)

制动盘制动也称之为安全制动，该设计即便在外界接触网故障无电时也能够正常使用，确保动车组能够安全停车，是动车组的重要安全部件，其工作原理是制动卡钳抱住制动盘摩擦，达到减速的目的。每个制动卡钳上由两个M16×120的螺栓固定。2019年11月份，某型号轨道车辆维保人员在例行检查时发现多例制动钳紧固螺栓断裂，下文对断裂螺栓、未断裂螺栓及同批的库存螺栓进行了检测和分析，以期明确其断裂原因的同时，对该部位螺栓应力腐蚀敏感性进行了评估，并提出改进建议。

1 断口分析

1.1 宏观分析

该批螺栓材质为40CrNiMo，规格为M16×120，性能等级为12.9级，表面经达克罗处理，该动车组均服役于东南部沿海地区，从服役至发现断裂间隔约6个月。螺栓实物如图1所示，将其分别编号为1#、2#、3#和4# ，其中1#和2#为断裂螺栓，3#为使用后未断螺栓，4#为库存同批次螺栓，可见使用过的螺栓杆部均存在较明显的腐蚀，其中螺纹近旋合部位腐蚀程度较为严重。

采用体视显微镜对断裂螺栓进行宏观观察，发现断裂均位于螺纹部位，起裂于螺纹牙底，螺纹处可见大量白色和红褐色腐蚀产物，如图2所示。

图1 螺栓宏观形貌

图2 螺纹处锈蚀情况

图3所示为断口宏观形貌，可见两枚断口宏观形貌极为相似，均存在明显的平坦区域和剪切唇区，平坦区域可见放射痕迹，并收敛于断口边缘螺纹牙底部位，断口均已发生明显锈蚀，表面覆盖有腐蚀产物，因两例断口相似，故任选一件进行进一步分析。……