在微信圈有些年輕人在網(wǎng)上找不到我以前寫的文章。

從2008年開始，我的案例專輯大多數(shù)在夏紀真老師的個人網(wǎng)站上發(fā)布的，我向他查問后，才知道是他的網(wǎng)站目前已經(jīng)停止使用了。

我便請夏紀真老師（下簡稱：夏老師）把我以前的文章轉(zhuǎn)發(fā)給我，夏老師很爽快地把所有文章回傳給我了。

這樣我就可以一個一個地用電郵或者微信給有需要的年輕人?？墒窍脒@樣也不方便啊，后來我在想有什么辦法可以放在互聯(lián)網(wǎng)上呢?

于是我向領(lǐng)翼無損檢測科技有限公司的總經(jīng)理黃輝先生請教，有什么方法可以把我寫的一些經(jīng)驗案例能夠長期地發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上，他說，他可以幫我做個專輯分別發(fā)布在微信和網(wǎng)站上，這樣就可以給更多年輕朋友看到了。

2022年8月18日，我把這篇第一篇文章交給黃輝后，當再次看看這個實戰(zhàn)案例-01時，突然發(fā)現(xiàn)到我以前的判斷是錯誤的，便立即叫停黃輝…。

欲知詳情請先看看本篇我以前發(fā)布過的文章，本文最后我會把結(jié)果告訴大家。

1983年香港將軍澳某鋁廠其中一個200噸的壓鑄機在改裝翻新后，只使用了45天時突然斷裂倒塌（見圖1）。

（圖1典型的疲勞斷裂）

鋁廠找到我們前去看看到底什么原因造成這么快就斷裂？

到達現(xiàn)場后我看到壓鑄機的一端已經(jīng)斷裂倒塌在混凝土的地上，滿地布滿破碎的碎片和油污很是恐怖，他們問我 : “是什么原因造成斷裂?”

我仔細地看過斷口后想了想說: “我們坐下來說吧”。

在工廠的會議室里，坐我對面的是太子爺，他的左手邊順序過來是：總工程師、機加工車間主任、壓鑄機操作工人，而他右手邊是承建商兩父子。

太子爺問我 : “為什么會斷裂？”

我說：若要分析判斷為什么會斷裂就要經(jīng)以下步驟分析，首先從這個斷口來看是一個典型的疲勞斷裂，因為其斷口是像刀切一樣整齊的斷口。

疲勞失效分析就要從以下步驟分析：

1.首先設(shè)計是否正確﹝足夠強度﹞？因為設(shè)計不當不一樣會斷裂，而且我看這個結(jié)構(gòu)是改裝過的。

總工程師說：“原本設(shè)計是用8”厚鋼板，我現(xiàn)在已加大了一倍用16”厚鋼板，怎么計算也是夠力了！”

我問："大家同意嗎？"

"同意！"大家說。

OK!

2. 是否操作不當？是否過負荷(over load)？

操作工人馬上說：“不可能的，現(xiàn)在壓制的產(chǎn)品大約20tonnes左右，根本不到200tonnes。”

我問：“大家同意嗎？”

大伙都說：“同意！”

OK!

3.是否機加工不當？造成銳角應(yīng)力集中？

因為機加工形成的銳角造成應(yīng)力集中會引起疲勞裂紋。

車間主任答道：“這臺設(shè)備根本未有任何機加工，不存在機械加工問題。”

大伙也同意他的說法。

OK!

4. 是否有焊接？

總工程師和承建商都一起說：“有。”

請問這是什么材料？

總工程說：“Mild Steel。”(普通鋼)（注：應(yīng)該是中碳鋼）

我問：“Mild Steel有沒有出廠證書Certificate？”

“沒有。”

“哪么您是怎么得到這材料的？”我問。

他說：“在元朗有間鐵工廠，人家私人送的。”

很明顯，這是一個問題了！

材料是否能焊接，這在焊接來說是一個很關(guān)鍵的問題，材料的可焊性成疑！然后我繼續(xù)問。

5.用什么焊條？

承建商兩父子告訴我，他們用了最高強度的德國“宇宙牌”、英國 “紅皮” 和日本 “神鋼” 等高拉力焊條。

我說：“這又是一個問題，幷不是高拉力焊條就是萬能焊條，焊條必須與母材匹配，不匹配是焊不好的。”

6. 是否有做焊接工藝試驗？

“沒有。”

7. 是否有用有牌的焊工？是否由有資質(zhì)證書的焊工施焊？

“沒有。”

8. 是否有預(yù)熱？

16”厚的大鋼板不預(yù)熱是很危險。

“沒有。”

9. 是否有控制焊道間溫度？

“沒有。”

10. 是否有做焊后熱處理？

總工程師說：“有! 我看到他們焊了十多天，反正我們有大型電爐，所以我把整個焊完的工件搬到電爐做了一次回火。”

OK! 就算有吧！

11. 在使用前是否有做NDT？

“沒有。”

其實這個時候做NDT是可以發(fā)現(xiàn)裂紋的，不至于造成撕裂，可以減少損失。

事后我問焊工，你在焊接的過程看到些什么?

他說: “看見焊縫邊緣有條縫隙，我就在它表面再焊過”。

其實在焊接的過程中已經(jīng)產(chǎn)生裂紋了，而這個沒有經(jīng)驗的焊工根本不知道是裂紋。很明顯根據(jù)以上分析找到斷裂原因是焊接方面出問題。

我說：“因為在不知什么材料的情況下，在沒有焊接工藝試驗和正確焊接步驟的情況下，沒有預(yù)熱沒有控制好層間溫度以及用不具備有資格，沒有經(jīng)驗的焊工進行焊接是很容易造成早期的疲勞裂紋。”（注：這里不應(yīng)該是疲勞裂紋，而是焊接裂紋，屬于制造過程中的加工缺陷）

我解釋道：“金屬疲勞斷裂在形成斷裂之前首先要達到斷裂臨界尺寸，而臨界尺寸，視乎不同的設(shè)計、工件及使用狀況，可能需要經(jīng)過很長時間，多則幾十年少則幾天形成，但是一過了它的臨界尺寸，疲勞斷裂就像破竹般地瞬間斷裂。”

操作工人說：“是的，我聽到轟一聲響，幾秒鐘就斷下來，水泥地上還砸了個洞。”

而在這個時那位承建商的父親憤怒地看著我，走出會議室從車間找來一根焊條，用手抓住焊條在我們面前不停地來回彎曲，臭罵地對我說：“鐵來的??！什么破竹，死靚仔（注：粵語，毛頭小子，此處含貶義），阿叔燒焊時！你仲著緊（注：粵語，你還穿著）開檔褲，有冇可能鐵像破竹哪樣斷裂！你焊給我看，如果你能焊得唔斷，我批（注：粵語，砍）個頭落來，俾你當?shù)首凶?！X他媽 …”，對我臭罵連篇。

他兒子就把他拉出會議室，他可能認為我找出的原因是因為他焊接得不好造成的，這可要賠償損失的，所以他臭罵我。

這個時候太子爺說話了，他說：”算了！算了！不追究誰的責任，他與我父親幾十年老友，沒可能要他賠償，現(xiàn)在想辦法怎么解決這個問題。”

他問我有什么方法解決這個問題而且越快越好，因為公司剛接到一批四百萬的訂單，如果交不了貨就要賠償。

我想了想，就說：”買材料重新做。”

他說：”你幫我找了。”

我說：“好！”

我馬上打電話給香港賣鐵料的公司，問是否有16”厚的鋼板，查了幾家都說沒有現(xiàn)貨，訂貨要2~3個月。

太子爺說：”2~3個月就太晚了，還有什么方法？”

我想想下說：”那只好焊接了。”

他說：”好！你趕快幫我把它焊好！”

“那就把這個斷件放在我的車上吧，等我運回公司作個化學(xué)分析，先看看它是什么級別的材料是否能夠焊接。” 我說。

工人就把斷件抬到我的私家車尾部，當時將軍澳是在深山里面路也不好。我開車向山坡上走，一上斜坡，由于斷件在車尾，重心失去平衡，我駕駛的車車頭向天翹起，把我給嚇得半死，十幾個工人看見馬上沖上來扶住我的車，慢慢地放下來，然后把斷件移到車中間位置，我才慢慢駕駛爬上山坡駛回公司。

當時的聯(lián)合船廠HUD，是由香港最大的黃埔/太古兩間船廠合并的，最有實力和具備焊接條件的船廠，我回來后，首先做化學(xué)分析，看看這是什么材料，是否能焊接！

然后通知焊接車間主任過來看看，準備焊接工藝和方法，從化驗結(jié)果得出，它是一件鑄鋼，含碳高達0.35%，是很硬的鋼，幸好它還能焊接，這就通知鋁廠把其余部份的斷件一起送來船廠進行焊接。

選擇一個級別較低的焊條，用埋孤焊接方法，坡口用Ｘ坡口，交替地分兩邊進行焊接。

整體預(yù)熱至150℃，層間溫度控制在250℃以下，焊完之后馬上升溫至750℃回火熱處理工序，冷卻后再做了一次超聲和磁粉探傷。

我不放心，又在使用前到現(xiàn)場做了一次載荷試驗，試到250tonnes都沒有事，我就放心給客戶使用了！

二十多年過去了，從未再聽說斷裂了！

這也是一個成功解決問題的案例，這是個非常普通的常識，稍有焊接常識的人都懂的，但是真正在制造業(yè)從事粗重的工作的人多數(shù)是沒有文化的工人，在香港以前這些工人大多數(shù)來自大陸沿海農(nóng)村的農(nóng)民，千辛萬苦偷渡來到香港要生活、要生存他們什么都肯做，就像現(xiàn)在國內(nèi)的農(nóng)民工，而這些文化程度不高也沒有經(jīng)過專門培訓(xùn)的農(nóng)民工，正如美國船級社的趙先生說的 : “他們剛剛放下個7字(鋤頭)，你就要他抓焊條，他能焊得好嗎?”

國內(nèi)現(xiàn)在很多豆腐渣工程正是這些什么都敢做的農(nóng)民工做的，不是說他們有心做假偷工減料，是由于他們不懂又沒有經(jīng)驗造成的豆腐渣工程，我們應(yīng)對他們進行反復(fù)不斷的培訓(xùn)和加強工程的過程監(jiān)管。

我想通過這個案例告訴大家，我們作為一個檢測人員如果有這方面的常識，遇到這種情況時主動地提供幫助就可以避免事故發(fā)生，同時可以得到客戶的欣賞和長久信任。

各位看官當你看完以上的描述是不是感覺良好啊? 沒錯啊!（以下內(nèi)容于香港2022年8月22日）

我以上的描述對焊縫來說就是一些最基本的常識，也是正常的邏輯思維方法。

可是再仔細看看斷口形貌，就會發(fā)現(xiàn)裂紋的源頭并不是來自于焊縫一側(cè)。而是反方向的對面，也就是說疲勞失效的主因并不是由焊接引起的。這就是我發(fā)現(xiàn)錯誤的地方。

為了求證結(jié)果，我找我的同事共同研究和討論這個案例，反復(fù)探討也解釋不清。

我又主動向香港的一位疲勞失效專家請教，我把斷口圖片和壓鑄機結(jié)構(gòu)示意圖給他看。

他看完后肯定地告訴我，這是一個疲勞失效斷口，因為在斷口下方可以看到有多個源頭，他標示出的裂紋源頭位置。(見圖3圖4)

（圖3 壓鑄機結(jié)構(gòu)示意圖）

（圖4 專家指出多個裂紋源頭位置）

為什么立柱也會斷裂? 他說：好難理解。

我在網(wǎng)上找到一個正確油壓機結(jié)構(gòu)圖，然后仔細描繪出詳細的結(jié)構(gòu)圖，就清楚地看到裂紋的產(chǎn)生的確是從下面開始的。(見圖5) 我把這張圖給專家看過后。

（圖5 200 噸壓鑄機結(jié)構(gòu)示意圖）

他立即說：”明了，F(xiàn)atigue 起點好正常。”

很明顯當工件受壓左右不平衡時形成很大的彎曲力，例如：

右側(cè)不動左側(cè)繼續(xù)上升對右側(cè)形成一個摃桿的撬動力 (彎曲)，也就對上橫梁的右側(cè)下面形拉應(yīng)力。當超出材料本身的承受力或者母材上有瑕疵時就可能造成開裂至最后斷裂。

我說：“看來是原材料本身有傷 (缺陷)。”

他說：“不一定，可能被下面的柱頭壓傷。”

我說：“會不會左右高低不一樣受壓時傾斜形成彎曲斷裂?”

他說：“有機會。”

他還說：“看斷口最后斷裂的面積大，幾乎占了一半說明受力相當大。”

我說：“操作工人說只有20噸。”

他說：“你以為啊! 肯定很大力OVER LOAD都有可能。”

什么是疲勞裂紋?

教科書上是這樣描述疲勞裂紋的：典型的疲勞斷口按照斷裂過程的先后可分為三個特征區(qū)，即疲勞源區(qū)、疲勞擴展區(qū)和瞬斷區(qū) 。

我們再看看這個斷口完全吻合這三個特征 (圖1和圖4)。

香港的失效分析專家也幫我證實是疲勞失效斷口，只不過源頭不在焊縫側(cè)。

為什么當初我會認為是焊縫引起的呢? 原因有以下四點：

1.角焊縫邊緣看見有裂紋；(以為就是焊縫裂紋引起的)

2.只使用了45天 (時間短)；

3.焊接過程不規(guī)范；(也看到和聽到焊工的描述)

4.對壓鑄機結(jié)構(gòu)和受力的理解不足。(以為只有上橫梁的焊縫側(cè)受彎曲拉應(yīng)力)

看看 (圖3) 這是我當年畫的壓鑄機結(jié)構(gòu)示意圖，我以為左右兩側(cè)的立柱是不動的，中間油缸柱塞向上升的時候進行壓鑄工作，這樣的話對焊縫一側(cè)來說就是彎曲的拉應(yīng)力，如果焊縫本身有裂紋時肯定會快速地撕破斷裂。

我還明確地指出裂紋在左右兩條角焊縫的邊緣，因為左側(cè)的角焊縫我們做MT時也清楚地看到有裂紋，而且焊工也告訴我他看到焊縫邊緣有條 “縫隙” 就再補焊一道上去。

修理時用碳弧氣刨和砂輪打磨約50mm 深才完全清除裂紋，也就是這樣被焊縫裂紋誤導(dǎo)。

右側(cè)已斷裂當時也沒有去查看是否有裂紋，只是在焊接之前先把舊焊縫鏟除，開X型坡口，用埋弧焊進行焊接。

我們在理解什么是疲勞裂紋時，通常首先考慮是一定要使用過一段時間的構(gòu)件，而且是很長的時間，以年為限的考量，心里想沒理由只使用45天就斷裂了。

其實這種概念是不正確的，(也是一種偏見-想當然!) 因為還要考慮到它的使用次數(shù)(周期)，壓鑄機每次一上一下的操作過程，就是一個彎曲動力的反復(fù)載荷周期，對上橫梁來說上下兩個面都一樣是有拉伸和有壓縮應(yīng)力的，相對來說焊縫一側(cè)拉應(yīng)力會更大些。

工廠大批量的產(chǎn)品要生產(chǎn)，每天24小時工作是常見的，那么45天下來的反復(fù)次數(shù)(周期)肯定是很多的了，再加上足夠大的壓鑄應(yīng)力，也就具備形成金屬疲勞的條件。

只要上橫梁上有缺陷 (劃痕、缺口、電弧燒傷等) 就有可能產(chǎn)生金屬疲勞失效而斷裂。而且這塊鋼板人家私人老板送的也不知道是否用過的或者已經(jīng)受傷有缺陷的。

焊接不規(guī)范加上材料含碳量偏高造成早期的焊腳邊裂紋，在日后的使用中也會形成疲勞裂紋的。只不過這次是上橫梁母材下面先出現(xiàn)疲勞裂紋。

什么原因呢?我也不知道。近40年前的事了，因為當時沒有用失效分析去追查結(jié)果，現(xiàn)在只有一張斷口照片來判斷是不能輕易下結(jié)論的。

最后總結(jié)：

對一個從事無損檢測的人來說，在金屬疲勞失效分析方面肯定不及專業(yè)的失效分析專家，難免有不正確的判斷和理解，這方面我必須承認自己的不足。

好多時候當意外發(fā)生后，我們做NDT的到達現(xiàn)場的時機比失效專家要早得多。

立即找出同類型構(gòu)件是否也存在同樣的問題，防止意外再次發(fā)生是客戶急需要做的事情，這方面是我們做NDT的強項，及時地找出裂紋位置、大小以及什么性質(zhì)的裂紋等，失效分析專家還得找我們幫忙配合的。同時客戶是要求盡快解決生產(chǎn)問題的，是等不到失效分析結(jié)果的。

盡管我當時的判斷不完全正確，卻最終完美地解決了客戶的問題，我認為也是值得的。各位認為如何?

/ END /