談核二螺栓斷裂之處理

轉載:自由時報
◎ 張桓

台灣電力公司核二廠錨定螺栓斷裂事件爭議至今仍未落幕，主要是因為台電並未對外公佈清楚明白的調查報告，說明此次120根錨定螺栓中有7根斷裂的確實原因，原委會網站上也僅公佈四次專家審查會議逐字紀錄，而不公佈完整分析報告，仍難以使國人安心。

台灣是螺絲王國，今年外銷額可望突破40億美元，處理此類螺栓斷裂之國際糾紛相當有經驗，在此提出一些業界常用的螺栓破損處理的標準作法，以作為處理此事件的參考。

當現場人員發現螺栓斷裂時，需要立刻完整編號記錄及照相存證，並繪出機座與斷裂螺栓位置之草圖，必需確實將不同位置的螺栓區隔出來，再確實針對每一根螺栓分析，以作為建立完整斷裂機制的依據。

斷裂螺栓取下後，首先要建構完整的破裂面圖像，對每一個斷裂破口作破斷面分析與記錄，此分析必須包含相當於目視觀察的一般光學相機記錄、可放大10~20倍之立體光學顯微鏡記錄及可放大至1000倍之雷射共焦顯微鏡或更高倍率的掃描式電子顯微鏡(SEM)記錄，需要不同倍率照片資料可以避免瞎子摸象見樹不見林的問題，仔細觀察分析破裂面的起伏特徵，作為判斷破裂機制的依據，例如像海灘的紋路（Beach marks）是疲勞破裂的特徵，像河流的紋路則是裂縫成長的軌跡，最重要的是要找出破裂起始點，分析起始點附近的形貌及表面化學成份，找出破裂如何發生的機制。

另外需進行結構應力分析，針對機座長期或短期的振動、搖晃，溫度週期性變化，螺栓鎖定扭力等變因，以有限元素法等應力分析技巧，電腦運算架構出螺栓受力的情形，包含最大可能應力及週期性應力的大小及分佈情形，進而要分析當有某根螺栓產生裂紋甚至破斷後，其它螺栓的應力變化情形；通常要假設一些特殊情形進行模擬分析，例如某根螺栓扭的太緊（此批螺栓並非鋼結構常用的扭力控制螺栓(TC Bolt)），長期承受太高的張應力，再受到週期應力的疲勞，導致後續的破裂發生。

為了更了解螺栓的破斷原因，需要分析斷裂螺栓之本質特性，可利用冷切割的方式，取出螺栓部份縱切面，進行金相組織分析，但要注意保留破斷面的完整，以免未來爭議時缺乏證據。此分析包含鍛流線分析、晶粒大小、組織分析及雜質分析等，如果有鍛流線紊亂、晶粒過大、雜質過多、成份偏離等問題，則可找出螺栓的本質缺陷，可判斷螺栓之鍛造、熱處理及成份是否合於規範。

上述之工作僅是完成一份分析報告的基礎工作，還需要依據此基礎的資料，分析出發生破損的原因，並架構出完整之改善方案。希望原委會及台電能將完整分析報告公布於網站中供民眾下載，以贏回國人的信任。（作者為國立中山大學材料科學博士）