2000年某月,南京市某工地的一台QTZ25型自升塔式起重机(以下简称塔机)正在吊运一筐砖进行下降作业,当砖筐降至地面时,塔机突然向平衡重一侧倾覆,造成1人死亡1人轻伤。
　　
　　1事故现场勘查情况
　　
　　(1)从倾覆后的现场看,连接塔机基础节与过渡节的4只高强度螺栓中有3只发生断裂破坏,。
　　
　　(2)1号螺栓的断裂部位发生在栓身与头部交接的圆角处。在起重臂一侧的1号螺栓断裂后,连带螺母的栓体部分留在过渡节的螺栓孔内,而栓头落在异处。观察1号螺栓断面,发现断面在离螺栓边缘约5mm处,有一宽约3mm的带状部分有新鲜金属断裂痕迹,其一侧是宽约5mm呈明显锈蚀凹凸不平的旧断面,另一侧是宽约22mm呈明显锈蚀的旧断面,旧断面的边缘存在凹凸不平的层状现象,层状断面与螺栓轴线垂直,断口处无明显变形。
　　
　　(3)2号螺栓的断裂部位发生在离栓头168mm的螺纹根部处。在起重臂一侧的2号螺栓断裂后,散落在异处。观察其断面,发现断面边缘有6mm宽的部分有明显的挤压磨损痕迹,其表面发黑、光滑;其余部分呈新鲜的放射撕裂状,断面平齐且与螺栓轴线垂直,断口处无明显变形。在2号螺栓头部未发现制造厂家标记和性能等级标记。
　　
　　(4)3号螺栓断裂部位发生在离螺栓末端约170mm的栓身处。在平衡臂一侧的3号螺栓断裂后,散落在异处。在现场只找到连带螺母的栓体一段。观察其断口处,发现有明显的缩颈变形,断面直径明显变细,整个断面呈新鲜的金属撕裂状,断面不平齐,断口呈典型的拉断断口特征。
　　
　　(5)在现场尚未安装使用的塔身标准节连接用M30×2×250高强度螺栓中,随机抽出3只头部厂标分别为“CD”、“ý”和“shB”的螺栓,性能等级标记均为10.9。
　　
　　2事故原因分析
　　
　　2.1疲劳裂纹形成的原因及扩展过程
　　
　　由于该塔机在空载、小车负载运行和回转作业时,塔身所承受的弯矩的大小、方向在不断地变化,塔身标准节、基础节、过渡节之间连接的高强度螺栓本来受到预紧拉力的作用。在大小、方向不断变化的弯矩作用下,高强度螺栓承受复杂的交变拉力作用,其拉力的峰值会很大。1号、2号高强度螺栓可能存在车刀痕、表面脱碳等原始加工缺陷,或在使用过程中形成的外伤和腐蚀缺陷,这些缺陷在交变载荷的作用下成为疲劳源。随着高强螺栓被多次重复使用,作用于螺栓的交变载荷循环次数不断增加,在这些缺陷处形成表面疲劳裂纹。1号螺栓的栓体和栓头交接的圆角处存在多个不完全同层面的表面疲劳裂纹,该处也是应力集中的突出部位。在交变应力的作用下,这些表面疲劳裂纹均向中心扩展,并在扩展过程中相遇而连成一片。此时,所形成的疲劳裂纹约占整个截面的50%,在另一个区域也产生了同样的情况。这2个区连成一片,使疲劳裂纹继续扩展,其深度已达22mm。到本次安装前,1号螺栓在栓体和栓头交接的圆角截面处只剩下离边缘约5mm、宽约3mm的带状部分相连。2号螺栓在离栓头168mm的螺纹根部有表面疲劳裂纹,该处也是应力集中的突出部位。在交变应力的作用下,表面疲劳裂纹向中心扩展。到本次安装前,疲劳裂纹扩展深度约为6mm。