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经验案例1-200吨压铸机断裂事件分析
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香港 黄建明 Mr. Wong Kin Ming E-mail: kmwong@aes.com.hk
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| 1981年香港将军澳某铝厂其中一个200吨的压铸机在改装翻新后只使用了45天時突然断裂倒塌（见附图1.1）。铝厂找我们前去看看到底什么原因造成这么快就断裂？ |
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图1.1典型的典型的疲劳断裂
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| 到达现场后，我看到压铸机的一端已经断裂倒塌在混凝土地面上，满地布满破碎的碎片和油污，很是恐怖！ |
| 他们问我：“是什么原因造成断裂？” |
| 我仔细地看过断口后想了想，说：“我们坐下来说吧。” |
| 在工厂的会议室里，坐我对面的是太子爷，他的左手边顺序过来是：总工程师、机械工车间主任、压铸机操作工人，他的右手边是承建商俩父子。 |
| 太子爷问我：“为什么会断裂？” |
| 我说若要分析判断为什么会断裂就要经以下步骤分析，首先从这个断口来看是一个典型的疲劳断裂，因为其断口是像刀切一样整齐的断口。 |
| 疲劳失效分析就要从以下步骤分析： |
| 1.首先设计是否正确（足够强度）？因为设计不当不够力一样会断裂，而且我看这个结构是改装过的。 |
| 总工程师说：“原本设计是用8"厚钢板，我现在已加大了一倍用16"厚钢板，怎么计算也是够力了！” |
| 我问：“大家同意吗？” |
| “同意！”大家说。 |
| OK! |
| 2.是否操作不当？是否过负荷(over load)？ |
| 操作工人马上说：“不可能的，现在压制的产品大约20吨左右，根本不到200吨。” |
| 我问：“大家同意吗？” |
| 大伙都说：“同意！” |
| OK! |
| 3.是否机加工不当造成锐角应力集中？因为机加工形成的锐角造成应力集中会引起疲劳裂纹的发生。 |
| 车间主任答道：“这台设备根本未有任何机加工，不存在机械加工问题。” |
| 大伙也同意他的说法。 |
| OK! |
| 4.是否有焊接？ |
| 总工程师和承建商都一起说：“有。” |
| “请问这是什么材料？” |
| 总工程师说：“Mild Steel（普通钢）。” |
| 我问：“这个Mild Steel有没有出厂证书Certificate？” |
| “没有。” |
| “那么您是怎么得到这材料的？”我问。 |
| 他说：“在元朗有间铁工厂，人家私人送的。” |
| 很明显，这是一个问题了！材料是否能焊接，这在焊接来说是一个很关键的问题，材料的可焊性成疑！然后我继续问。 |
| 5.用什么焊条？ |
| 承建商俩父子告诉我，他们用了最高强度的德国“宇宙牌”、英国红皮和日本神钢等高拉力焊条。 |
| 我说：“这又是一个问题，并不是高拉力焊条就是万能焊条，焊条必须与母材匹配，不匹配是焊不好的。” |
| 6.是否有做焊接工艺试验？ |
| “没有。” |
| 7.是否由有资质证书的焊工施焊？ |
| “没有。” |
| 8.是否有预热？16”厚的大钢板不预热是很危险的。 |
| “没有。” |
| 9.是否有控制焊道间温度？ |
| “没有。” |
| 10.是否有做焊后热处理？ |
| 总工程师说：“有！我看到他们焊了十多天，反正我们有大型电炉，所以我把整个焊完的工件搬到电炉做了一次回火。” |
| OK! 就算有吧！ |
| 11.在使用前是否有做NDT？ |
| “没有。” |
| 其实这个时候做NDT是可以发现裂纹的，不至于造成撕裂，可以减少损失。 |
| 事后我问焊工，你在焊接的过程中看到些什么？ |
| 他说：“看见焊缝边缘有条缝隙，我就在它表面再焊过。” |
| 其实在焊接的过程中已经产生裂纹了，而这个没有经验的焊工根本不知道是裂纹。 |
| 很明显，根据以上分析找到断裂原因是焊接方面出了问题。 |
| 我说：“因为在不知道什么材料的情况下，在没有焊接工艺试验和正确焊接步骤的情况下，没有预热、没有控制好层间温度以及用不具备有资格、没有经验的焊工进行焊接，是很容易造成焊接裂纹的，属于制造过程中的加工缺陷。” |
| 我解释说：“金属断裂之前首先要达到断裂临界尺寸，而临界尺寸视乎不同的设计、工件及使用状况，可能需要经过很长时间，多则几十年，少则几天形成，但是一过了它的临界尺寸，就会像破竹般地瞬间断裂。” |
| 操作工人说：“是的，我听到轰一声响，几秒钟就断下来，水泥地上还砸了个洞。” |
| 这时，那位承建商的父亲愤怒地看着我，走出会议室，从车间找来一根焊条，用手抓住焊条在我们面前不停地来回弯曲，臭骂地对我说：“铁来的啊！什么破竹，死靓仔，阿叔烧焊时你仲着紧开裆裤，有没可能铁像破竹那样断裂！你焊给我看，如果你能焊得唔断，我批个头落来，俾你当凳仔坐！X他妈...”臭口连篇地骂我。 |
| 他儿子就把他拉出会议室，他可能认为我找出的原因是因为他焊接得不好造成的，这可要赔偿损失的，所以他臭骂我。 |
| 这时太子爷说话了，他说：“算了！算了！不追究谁的责任，他与我父亲几十年老友，没可能要他赔偿，现在想办法怎么解决这个问题。” |
| 他问我有什么方法解决这个问题而且越快越好，因为公司刚接到一批四百万的订单，如果交不了货就要赔偿。 |
| 我想了想，就说：“买材料重新做。” |
| 他说：“你帮我找啦！” |
| “好！”我马上打电话给香港卖铁料的公司，问是否有16"厚的钢板，查了几家都说没现货，订货要2~3个月。 |
| 太子爷说：“2~3个月就太晚了，还有什么方法？” |
| 我想想下说：“那只好焊接了。” |
| 他说：“好！你赶快帮我把它焊好！” |
| “那就把这个断件放在我的车上吧，等我运回公司作个化学分析，先看看它是什么级别的材料，是否能够焊接。”我说。 |
| 工人就把断件抬到我的私家车尾部，当时将军澳是在深山里面，路也不好。我开车向山坡上走，一上斜坡，由于断件在车尾，重心失去平衡，我驾驶的车车头向天翘起，把我给吓得半死，十几个工人看见马上冲上来扶住我的车慢慢地放下来，然后把断件移到车中间位置，我才慢慢驾驶爬上山坡驶回公司。 |
| 当时的联合船厂HUD是由香港最大的黄埔/太古两间船厂合并的，最有实力和具备焊接条件的船厂，我回来后，首先做化学分析，看看这是什么材料，是否能焊接！然后通知焊接车间主任过来看看，准备焊接工艺和方法，从化验结果得出，它是一件铸钢，含碳高达0.35%，是很硬的钢，幸好它还能焊接，这就通知铝厂把其余部分的断件一并送来船厂进行焊接。 |
| 选择一个级别较低的焊条，用埋弧焊接方法，坡口用X坡口，交替地分两边进行焊接。整体预热至150℃，层间温度控制在250℃以下，焊完之后马上升温至750℃回火热处理工序，冷却后再做了一次超声和磁粉探伤。我不放心，又在使用前到现场做了一次载荷试验，试到250吨都没有事，我就放心给客户使用了！ |
| 二十多年过去了，从未再听说断裂了！ |
| 这也是一个成功解决问题的案例，这是个非常普通的常识，稍有焊接常识的人都懂的，但是真正在制造业从事粗重工作的人多数是没有文化的工人，在香港以前这些工人大多数来自大陆沿海农村的农民，千辛万苦偷渡来到香港，要生活、要生存，他们什么都肯做，就像现在中国的农民工，而这些文化程度不高也没有经过专门培训的农民工，正如美国船级社的赵先生说的：“他们刚刚放下个7字（锄头），你就要他抓焊条，他能焊得好吗？” |
| 中国现在很多豆腐渣工程正是这些什么都敢做的农民工做的，不是说他们有心做假偷工减料，是由于他们不懂又没有经验造成的豆腐渣工程，我们应对他们进行反复不断的培训和加强工程的过程监管。 |
| 我想通过这个案例告诉大家，我们作为一个检测人员如果有这方面的常识，遇到这种情况时主动地提供帮助就可以避免事故发生，同时可以得到客户的欣赏和长久信任。 |
| （2008年6月11日） |
