赵士杰
上海振华重工（集团）股份有限公司 200125
摘要：社会经济的快速发展，促使各领域的制造工艺和相关技术水平都有了极大的提升。在提升技术的同时，企业对产品的可靠性也提出了更高的要求。桥梁建造作为一项能够便捷人们出行的工程，其结构的稳定性和安全性对于整个工程的质量和社会效益有着极为重要的意义。但是在实际的工程建造和维护中，不难发现，工作人员将主要的关注点放在了较大的部件上，而对于小部件，尤其是螺栓部件不重视，导致桥梁螺栓疲劳断裂失效。因此，注重桥梁小部件的检查与维修，对桥梁螺栓疲劳断裂失效进行分析，对于社会的发展而言有着极为重要的意义。本文基于疲劳断裂失效及断裂分析的重要性基础上，对缸盖螺栓的断裂失效原因进行分析，并提出了相应的优化措施。
关键词：桥梁螺栓；疲劳断裂；失效
引言：自工业革命和改革开放以来，我国的工业得到了极大的发展，尤其是金属矿山开采、铁路建设、桥梁建造等领域，均获得了相当的进步。在桥梁建造上，因为技术和工艺的革新，整体的建造水平呈现出向上的态势，但是在发展的同时，还存在着许多需要格外关注的问题。如桥梁的疲劳断裂失效行为。造成桥梁疲劳断裂的原因多种多样，最容易忽视的是螺栓疲劳断裂失效。细节决定成败，即使对大部件进行完善的检查和维护，但是忽视小部件就会造成不可想象的后果。一旦桥梁发生坍塌，不仅会造成极大的经济损失，还会严重威胁人们的生命安全。因此，要想保证桥梁整体的安全性和稳定性，达到一个更高的运行质量，必须关注桥梁螺栓疲劳断裂情况，做好合适的检查和维修工作，作出合理的预防措施，从而有效减少事故的发生。随着人们越来越高的，对产品的可靠性要求，疲劳断裂失效问题逐渐成为了各企业所关注的重点。
一、疲劳断裂失效及进行断裂分析的重要性
疲劳断裂主要指的是因为在某个部位应力集中，或者是强度较低的部位出现裂纹，裂纹随后放大延展导致的断裂。简单来说，疲劳断裂就是超出了材料的疲劳极限。断裂一般可以分为两种类型，即延性断裂和脆性断裂。疲劳断裂属于脆性断裂，因其与一般断裂不尽相同，将疲劳断裂与静载延滞断裂从脆性断裂中分开独立出来。由此而来，断裂失效就分为了四种类型，即延性断裂失效、脆性断裂失效、疲劳断裂失效和静载延滞断裂失效。在疲劳断裂失效中，其指的是零件在交变载荷的作用下而产生的断裂。因疲劳断裂失效在断裂失效中占有极大的比例，根据载荷变形的情况，还可以将其分为接触疲劳断裂和腐蚀疲劳断裂、高周疲劳断裂和低周疲劳断裂、热疲劳断裂等。
在工程结构中，断裂属于最主要、最常见也是最具危险性的失效情况。桥梁结构中，对其产生极大影响性的失效行为就是疲劳断裂失效，这种失效行为常常会突然发生，并且没有明显的预兆，等到失效行为发生时，不仅会对桥梁的整体结构产生破坏，还会造成严重的经济损失，更为重要的是，一旦桥梁出现断裂失效情况，就会造成严重的人员伤亡，对人们的生命安全造成相当的威胁。虽然螺栓在整体的桥梁结构中属于较小的部件，但是一旦其出现大量的疲劳断裂失效行为，就会从根基上破坏稳定，从而不断延展，直至桥梁出现坍塌，造成重大事故。可以看到，在以往的桥梁事故中，因为螺栓疲劳断裂造成的失效行为不是少数。因此，对桥梁中的机械零件进行严格、定期的检查，分析以往案例中失效行为出现的原因，并制定相应的预防措施，对于提高桥梁安全性和稳定性，减少事故出现的几率，具有相当重要的经济效益和社会效益，对于保证人民安全有着重要的意义。
二、缸盖螺栓的断裂失效原因
造成螺栓疲劳断裂的原因多种多样[1]。经过对以往案例的分析以及相关实验，可以发现，造成桥梁螺栓疲劳断裂的主要原因有以下几点：一是应力集中，当应力系数越大的时候，引起的应力集中程度就更高，进而在过渡圆弧处产生的应力就会越大。
在这种情况下，就会导致裂纹的出现，在不被发现的时间里不断扩展，后造成疲劳断裂失效行为；二是金相组织的影响。马氏体组织在经过淬火后，形成的表拉内压的参与内应力因为回火不够充分，会出现释放不彻底的情况，进而在零件的表层出现拉应力；三是原材料的影响。造成疲断裂的另一个根本原因就是螺栓的夹杂物不能够满足桥梁技术要求。因为原材料组织中的低倍缺陷，会破坏基体的连续性，减少有效的截面，从而降低桥梁强度，在缺陷处产生应力，最终导致桥梁螺栓疲劳断裂失效行为的出现；四是过载。起初在对缸体进行安装时，一般都是人为进行安装，这就会存在人为因素的影响，如缸体上的螺栓出现受力不均匀的情况。因为零件受力不均匀，就会造成气缸咋真正工作时，在交变载荷的一定作用下，螺栓会承受最大的预紧力，会在局部缺陷地方以及应力集中处出现裂纹，最终导致疲劳断裂失效行为的出现。除此之外，造成桥梁螺栓疲劳断裂失效行为出现的原因还包括相关工艺落后、表面处理不恰当等，为更好的保证桥梁的运行安全，需要不断分析螺栓断裂失效行为出现的原因，并不断设计和完善相关技术，从而有效提高桥梁的运行质量。
三、桥梁螺栓疲劳断裂失效优化措施
（一）对表面处理工艺进行完善
在造成桥梁螺栓疲劳断裂失效的原因中，表面处理工艺不完善是造成失效行为的关键。在以往的处理工艺中，往往回忽视氢的影响。氢会以原子状态渗入至镀层和基体金属的晶格中，从而造成内应力，引起材料出现“氢脆”情况，大大影响材料的使用寿命，最终造成断裂情况的出现。因此，在优化措施上，要注意对表面工艺进行完善。
如在实际的工艺中，采用加热处理，通过这种方式来赶走零件中的氢。去氢处理是避免零件出现氢脆现象的关键，因此必须严谨进行，对工艺进行完善[2]。在进行去氢处理时，一般将温度控制在200摄氏度，时间控制在20小时。为了更好的进行去氢处理，可以将温度提高至230摄氏度，保温时间增加至34小时，以此有效达到表面处理效果。
（二）合理选择材料
在引起桥梁螺栓断裂失效的原因中，是否选择了合适的材料是决定断裂程度的关键。零件的安全系数对于桥梁的整体质量有着至关重要的作用[3]。因此，在材料选择上，必须严谨认真，依据桥梁的实际需求来选择。
如在选择材料时，应该选择安全系数较高的材料，即材料的屈服强度和许用应力之比。在安全系数不产生变化的情况下，材料的屈服强度下降，；零件的许用应力必须降低。在工作载荷不变的情况下，可以通过降低桥梁螺栓的预紧力来完成残余预紧力的降低。除此之外，材料的相关性能可以通过一定的热处理来进行完善。除了要提高零件的强度，还可以通过热处理来提高零件的承载能力，如零件的冲击韧性。冲击韧性是材料来对冲击进行抵抗的一种能力，在经过淬火之后，零件的强度和韧性会产生变化，即提高强度，减小韧性。
（三）加强对桥梁螺栓的检查维修力度
除了技术和工艺上的问题，在造成桥梁螺栓疲劳断裂的原因中，还有一个重要的原因，就是对桥梁螺栓的检查维护力度不够。主要表现为工作人员的责任未落实到实处，工作不明确，整修和维护的力度自然不高。因此，要桥梁螺栓疲劳断裂失效事件的发生，必须从加强整修和维护力度上出发。
如在实际的工作中，首先明确维护人员的工作职责，提升其责任意识，使其清楚认识到自己所肩负的责任。在维护的过程中，要对桥梁的整体情况和螺栓的性能进行仔细的分析，掌握桥梁的运行状况，及时对螺栓进行加固和维护。同时，出现桥梁螺栓质量问题时，要及时对问题螺栓进行更换，以此来有效减少桥梁螺栓断裂失效行为出现的几率。
总结：桥梁的正常运行不仅依靠大部件，还决定于小部件是否安全稳定。螺栓的断裂问题严重影响桥梁的稳定，因此需要不断完善技术和工艺，只有充分调动一线人员的主动性，加强对螺栓维护的意识和力度，才能有效的启动应急处置方案，降低桥梁螺栓断裂失效事件出现的几率，确保桥梁的正常运转。
参考文献：
[1]文娟,吴其荣,张卢喻,张胜,肖杨军.钢结构桥梁的失效高强螺栓腐蚀产物特性研究[J].表面技术,2021,50(05):321-328+347.
[2]罗长虹,丘丽华.浅谈螺栓表面渗锌防腐新技术试验评价[J].科技与创新,2017(04):72.
[3]李瑞平.桥梁支座锚固螺栓防腐中达克罗和渗锌的应用[J].科技与创新,2017(04):134+138.