z 就此，集中分析三排滚柱 式回转支承（外圈）的失 效原因
2、回转支承概况
z 型号：133.50.3150.03K2。 z 其滚道中心圆直径为φ3150mm， z 外径约为φ3432mm，外圈总厚约为258mm z 外圈材质为42CrMo，锻后经调质处理 z 要求硬度：207HB～262HB；滚道面经表面淬火,
z 变形明显，裂面两 侧难以平整拼合
z 连接套安装孔在端 部明显被拉长
z 该处破断在高应力 下发生
2、前左角上支座 宏观检测
后连接套的断面
z 断面粗糙黄褐色 z 断面形貌表明该断面
处先期过载撕裂，而 后另一侧断面发生变 形拉裂
2、前左角上支座
金相分析
弦杆基体
z 明显未焊透 z 在弦杆近焊缝一
侧的热影响区可 见横向分布的裂 纹台阶处为弦杆 横向断面
压伤区表层二次淬火形貌
表层有一白亮 层，为二次淬 火带，拟与挤 压高速擦伤相 关，表明在瞬 间形成，该区 组织为马氏体
5、金相分析
下外圈后端凸台面
表面有开裂现 象，基本沿直线 状弯曲分布，长 约190mm。
5、金相分析
带状组织偏析发达
断面区切向截面
5、金相分析
压伤区边缘开裂形貌
滚道压伤区
压伤区边缘的
返回
1、概况
z 塔机的上、下支座体由矩形型钢焊接组成
支座体四角为 弦杆，材质为 Q235B。支座 体四角的连接 端部焊接连接 套：
1、概况
破裂件复位示意图
z 前左角、后左角处的 连接套近焊区拉裂；
z 前右角、后右角连接 套近焊区拉裂。
z 部分连接套拉长、变 形
2、前左角上支座 宏观检测
z 破断发生在弦杆近 后连接套区域
Mn 0.65
0.50～ 0.80
P 0.014
≤0.025
Cu 0.16
≤0.20
7、力学性能测定
• 拉伸试验 截面上切向取样，制样（φ10mm ）后 测得力学性能：
7、力学性能测定
z 冲击试验： 截面上取样，按标准制样，测得吸收功：
切向：室温（KU2）：28.0J； 34.5J； 41.0J （平均：34.5J）
-20℃（KV2）： 19.0J； 6.0J； 9.0J （平均：11.3J）
轴向：室温（KU2）：24.0J； 33.0J； 40.0J （平均：32J）
（按CB/T3669标准第5.3.2款：要求相关钢材在-20℃时，三个冲击试样的 平均KV2≥42J）
9、分析意见
z 由金相分析可看到，组织带状枝晶偏析发达， 将影响其综合性能。
z 径向截面上，越程槽转角淬火区测定维氏硬度 634；629；634 （HV1），（相当于57.0HRC）
7、力学性能测定
z拉伸试验结果
项目
GB/T 17107 42CrMo
来样
截 ≤100mm
面
尺 寸
100～160mm
Rp0.2 N/mm2
645 650
550
截面上切取φ10mm试样
Rm N/m2 865
回转支承中心约呈
45°角度，其余
1/3圈随上部结构一 断面
断面
起翻落
1、事故概况
z 先期通过了短伸臂（36m）的载荷试验，再 更换长伸臂（64m），在回转半径（起重幅 度）63.5m时，又通过额定起重量25t试验。
z 在进行1.25倍额定载荷（31.25t）的静载试 验时，操作人员报告，力矩限制器显示起重 量为27t后，稍作停留，再次起吊时，听到上 部发出巨响，几秒后，上部结构（起重臂、 回转平台、回转机构、配重、人字架、司机 室等）前后摆动后翻落。
开裂由转角越程槽（上）向底（下）扩展。
2、回转支承概况
• 回转支承下 侧外圈发生 周向破裂，
• 内圈未见异 常损伤现象 ，其安装螺 柱未有松动 及变形
3、宏观检测
断裂面下外圈径向截面形貌
断裂沿转角 约45°方向 发展
3、宏观检测
后端区域（12点钟）断面宏观形貌
沿转角的断面边缘 有纵向小台阶，分 布在相对平细带上 ，并向底部呈辐射 状扩展，在安装孔 处，断面呈光亮的 撕裂擦伤的弧形带
1、概况
z塔机翻落直接原因
上、下支座体的 连接套区域破断 引发：有的在焊 接区域把弦杆拉 裂、有的把连接 螺栓拉断
9、分析意见
z 由电镜分析及金相分析还可看到，来样越程槽及 转角处的表面拉伤及刀痕明显，尤其转角处的转 角半径较小，必将在运行中引发很大的应力集中 效应。而且当转角处为非正常调质组织（马氏体 等）时，其诱发开裂几率将更大
900
A％ Z％ 18.5 51.5 12 50
800 13 50
8、化学分析
元素 来样 国标
元素 来样 国标
C 0.37
0.38～ 0.45
S 0.006
≤0.025
Si 0.32
0.17～ 0.37
Cr 1.00
0.90～ 1.20
Ni 0.048
≤0.30
Mo 0.16
0.15～ 0.25
Wt%
4、扫描电镜分析
下外圈后端区断面
（11点区）断面近边缘越程槽表面开裂形貌
4、扫描电镜分析
下外圈后端区断面
11点区
局部区域， 可看到沿转 角及刀痕开 裂的形貌， 断面起始与 刀痕相关
转角
越程槽平面
4、扫描电镜分析
下外圈后端区断面
11点区
断面近越程 槽边缘处断 面较平细， 呈解理、准 解理花样。
4、扫描电镜分析
z 由金相分析及硬度测定结果可看到，滚道表面 淬硬层在越程槽的分布不均匀，且不合理，将 影响转角局部区域的合理韧度。同时，转角处 圆周一侧表层的淬火层深浅不一，且局部伸至 越程槽。由此可见，越程槽处于异常的热处理 应力中
9、分析意见
z 由力学性能测定结果可看到，来样基体（切向 方向）的抗拉强度、规定非比例延伸强度均处 于相关技术条件的下限，尤其冲击吸收功过 低，且波动较大
案例
案例
1、塔式起重机翻落事故分析 • FZQ 2400 t·m塔式起重机 • TC5510自升塔式起重机 2、挖掘机回转支承异常磨损分析 3、325C液压挖掘机驱动轴断裂分析 4、钢丝绳断裂分析（两例） • 过载断裂 • 损伤后过载断裂 5、空箱堆高机提升架支座断裂分析
塔式起重机翻落事故
FZQ 2400 t·m 塔式起重机 起重能力： 长臂64m时，(7.5m，140t)
(63.5m，25t)
塔身最大自立高度59m
1、事故概况
z 塔机塔身与基础 连接未发生破坏
z 上部结构翻落在 塔身左侧（操作 人员方位）
z 臂架结构破坏 z 桁架结构散落
1、事故概平面呈45°斜面，断口毛糙
z 在残留圈左右两侧
各发现两个断裂
面，长度约
400mm，断裂面与
概述
z 机械部件失效形式，按失效模式及失效机理一 般分为：变形失效、断裂失效、磨损失效及腐 蚀失效。在所有失效事故中，断裂失效占有主 要份额。
z 在失效分析中由于最终目的不同，其分析的深 度、广度及重点不尽相同。本文所列失效分析 案例是以“物证”分析为主体的失效分析，注重于 构件的材质、工艺（冷、热）及服役条件的综 合分析。
概述
z 科学技术是在失败与成功中不断提升， 机械装备及构件是在失效与提高中不断 发展。通过失效分析可找到提高质量、 提高可靠性的方向，是一种促进发展的 重要手段。
概述
z 失效分析目前已发展成为一门综合性的学科，波及力 学、断裂学、材料学、化学、数学、断口学、裂纹 学、工艺学、以及机械设计、制造、检测、管理等多 方面的知识，同时还需要很丰富的实践经验。失效分 析的准确性与时效性代表一个国家的科学技术水平
距表面距离㎜ 2.0
HRC
52.5
3.0 51.0
4.0 51.0
5.0 48.0
6.0 24.5
DS=5.0㎜(以48HRC为界)
6、硬度测定
z 径向截面上中部区域测定布氏硬度： 262； 260； 260 （HBW 5/750）
z 近断面的切向截面上不同区域测定维氏硬度： 浅色区域： 300； 300； 299 （HV1） 深色区域： 265； 266； 265 （HV1）
5、金相分析
下外圈旁侧滚道区
径向截面
z 可见滚道 表面淬火层分
布不均匀 z 越程槽淬透组
织不均匀
5、金相分析
下外圈旁侧滚道区
径向截面
断面表层浅色 区组织为：保 持马氏体位向 的索氏体+贝氏 体；深色区组 织为：珠光体+ 铁素体
5、金相分析
下外圈后端滚道区
在另一截面上，同样 可看到在越程槽转角 处开裂现象
z 由下外圈凸台处金相分析可推断，该处的开裂 发生在锻造中，表明锻造工艺控制不当，且与 JB/T10837-2008中第4.2.2规定不符。但该处 开裂与来样破断无关
TC5510自升塔式起重机翻落事故
1、概况
总高达50m， 起重臂长达
55m， 最大起重能力为 5t，起重时， 上半部配重端 突然向后倾翻落
5、金相分析
径向截面
断面表层起 伏及斜向下 （左）的二 次裂纹，呈 高应力下撕 裂形态
下外圈旁侧滚道区
5、金相分析
下外圈后端滚道区
近断面处，可见沿越程 槽转角开裂形貌且与带 状组织相关
5、金相分析
滚道压伤区
径向截面
表面下陷，下 陷坑边缘有垂 直表面的裂纹 其表层深色带 为淬火组织
5、金相分析
滚道压伤区
1、事故概况
z 地面上塔机上部结构从 回转支承下部外圈砂轮 越程槽处断裂
z 并发现数块回转支承下 部外圈的碎片，长度约 在300~500mm，滚柱散 落较多