裂掉的「不鏽鋼」閥門螺栓：鉻 9%、錳 16%，規格欄寫著 Not available

送來的七支螺栓

這些螺栓鎖在一具 6 吋 OS&Y 閘閥的閥蓋上，閥門是廠內消防灑水系統的一部分，閥體是 ASTM A126 Class B 灰鑄鐵， 閥蓋上一共 4 支螺栓。周圍是潮濕帶鹽分的海洋性空氣，冷卻水的氯離子接近 300 ppm 的上限。

研究者收到 7 支樣品：2 支在頭下圓角處斷掉，2 支在同一個位置裂開，3 支看起來完好。 頭、墊圈與螺帽塗著紅漆，桿部覆著一層深褐色的鏽。

成分表上的四個數字

錳 15.8%、鉻 9.10%、銅 1.70%，表上沒有鎳。螺帽是錳 14%、鉻 11%，墊圈是錳 14%、鉻 13%。 論文把這種材料歸為 TWIP 鋼，也就是靠變形孿晶強化的高錳沃斯田鐵鋼，屬於先進高強度鋼的一類。

ISO 3506-1:2020 第 3.5 條對不鏽鋼的定義是：鉻至少 10.5%、碳最多 1.2% 的鋼。 9.10% 不到這條線。螺帽的 11% 與墊圈的 13% 過了，螺栓本身沒有。 同一篇論文的建議段落，還是把這類零件叫做「高強度不鏽鋼零件」。

規格欄：Not available

論文的表 1 是服役條件，第一列「螺栓、螺帽與墊圈」的材料寫著 Not available；應力那一列也一樣。 研究者拿到的是零件，不是規格。他們用來判斷材料的唯一依據，是自己做的光譜分析； 而沒裝上去的新品驗出同樣的成分，表示這不是使用中變質，是買進來就是這樣。

這件事放在扣件採購裡看，比放在冶金裡看更有用。一張沒有寫標準與等級的訂單，收到什麼都不算錯， 因為沒有東西可以拿來對。本站在 白鐵是不鏽鋼嗎 寫過，「白鐵」這個詞本身就指向不只一種材料；這篇論文是一個外觀像不鏽鋼、成分卻在定義之外的實例。

裂紋從哪裡開始

裂紋都在同一個地方：頭下圓角與頸部，起點是腐蝕坑。腐蝕坑長在頭部與下方墊圈、螺帽之間的縫隙裡， 潮濕的鹽分在那裡累積；論文也寫到鑄鐵閥體作為較不貴重的金屬，同時發生電偶腐蝕。 裂紋垂直於鎖緊造成的拉應力方向往內長。

頭下圓角也是硬度最高的地方。冷鍛成形後沒有熱處理，頭部表面約 435 HV、圓角高應力處約 470 HV， 桿心只有約 225 HV。斷口同時有延性窩穴、準解理與沿晶裂紋，論文的結論是 氫脆輔助的氯化物應力腐蝕開裂。 拉伸試驗的降伏強度 514 MPa、抗拉強度 690 MPa。

縫隙、頭下圓角、最硬的那一圈，這三件事疊在同一個位置。 同一天本站寫的 福斯轉向螺栓召回， 依報導斷的也是頭部，起因也是濕氣滲進螺栓周圍。

論文給的三條建議

一、在海洋環境選材時，要考慮氯化鈉對高強度不鏽鋼零件的影響。 二、每一支螺栓都要有適當的預力，沒有控制會導致疲勞裂紋與微動磨損，也可能鎖過頭。 三、可以考慮頭下圓角半徑較大的螺栓。

從買方的角度，還可以多加一條：訂單上要寫標準與等級，例如 ISO 3506-1 的 A4-70， 收貨時要求材質證明（材質證明怎麼看）， 有疑慮就做成分分析。這一條不是論文寫的，是從「Not available」那一格推出來的。

這一頁不能下的結論

論文沒有寫這批螺栓的製造商與來源，本頁也不推測。690 MPa 本頁沒有拿去比任何不鏽鋼等級， 因為論文沒說它是依哪個等級買的。這是單一案例，不能推論台灣市場上「白鐵」螺絲的成分分布。 ISO 3506-1 的成分表在預覽之外，本頁只引第 3.5 條的定義。

這一篇屬於第 6 步，文件。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。

常見問題

鉻 9% 的螺栓算不算不鏽鋼？

依 ISO 3506-1:2020 第 3.5 條，不鏽鋼是鉻至少 10.5%、碳最多 1.2% 的鋼，所以鉻 9.10% 不在定義內。這篇失效分析把該材料歸類為高錳的 TWIP 鋼（錳 15.8%、銅 1.70%、沒有鎳），但論文的建議段落仍稱之為高強度不鏽鋼零件。

這些閥門螺栓為什麼會裂？

依論文，裂紋起於頭部與下方墊圈、螺帽之間縫隙裡的腐蝕坑，位置在頭下圓角與頸部；那裡累積了海洋性空氣的鹽分，鑄鐵閥體也有電偶腐蝕。頭下圓角冷加工後硬度約 470 HV，是全支最硬的地方。結論是氫脆輔助的氯化物應力腐蝕開裂。

怎麼避免買到成分不對的螺栓？

訂單寫清楚標準與等級，例如 ISO 3506-1 A4-70，收貨要求材質證明，有疑慮就做成分分析。這篇論文的服役條件表裡，螺栓材料寫的是 Not available，研究者只能事後用光譜分析判斷。

參考資料

• El-Zomor 等（2025）—— Failure analysis of bolts in deluge valve bonnet in cooling tower system in petrochemical plant，Scientific Reports 15:14133（開放全文）
• ISO 3506-1:2020 —— Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners, Part 1。第 3.5 條（公開預覽）
• 白鐵是不鏽鋼嗎：這個名字指向三種材料
• 304 不鏽鋼螺栓先壞的是螺帽蓋住的那幾圈牙 —— 實驗室把縫隙單獨量

論文全文由本站讀過，表 1、表 2、硬度、拉伸與結論段的數字照原文。這篇論文是由昱拓的論文收集器在 2026-10-02 撈到（以 fastener corrosion 為關鍵字，開放全文）。ISO 3506-1 只引第 3.5 條的定義，成分表不在公開預覽內。