Page 85 - 理化检验-物理分册2018第四期

李如源, 等: １０００MW 核电汽轮机空心螺栓断裂原因分析

表 １ 断裂螺栓螺纹段的实测尺寸
Tab敭１ Measuredsizeofthreadsectionofthe
fracturedbolt mm
测量位置 外径 内径 螺距 牙高 退刀槽
外螺纹 ６３．６ ５５．６ ６．０ ４．０ 无
内螺纹 ４６．６ ４１．６ ５．０ ２．５ 深度 ５３．８ , 宽度 ６．０

１．２ 化学成分分析
图 ２ 断裂螺栓螺纹段实测尺寸示意图 对断裂 螺 栓 取 样 进 行 化 学 成 分 分 析, 结 果 见
Fi g 敭２ Schematicdia g ramofmeasuredsizeofthreadsection 表 ２ , 可见碳和钒含量不符合 DL / T４３９－２００６ « 火
ofthefracturedbolt
力发电厂高温紧固件技术导则» 对 ２０Cr１Mo１V１ 钢
径( 即外径) ＋０．５mm , 退刀槽宽度短时 １０mm 、 一
成分的技术要求, 其中碳含量略低于标准要求, 而钒
般时 ２０mm ” 的技术要求.
含量则远低于标准要求.
表 ２ 断裂螺栓化学成分分析结果( 质量分数)
Tab敭２ Chemicalcom p ositionanal y sisresultsofthefracturedbolt massfraction ％
项目 C S P Si Mn Cr Ni Mo V Cu
实测值 ０．１６ ０．００１ ０．００９ ０．３４ ０．５３ １．０５ ０．４０ ０．９１ ０．１８ ０．０１
标准值 ０．１８~０．２５ ≤０．０２５ ≤０．０２５ ０．１７~０．３７ ０．３０~０．６０ １．００~１．３０ ≤０．４０ ０．８０~１．１０ ０．７０~１．１０ ≤０．２５

１．３ 力学性能试验 ２００６对 ２０Cr１Mo１V１ 钢的规定, 略低于标准规定的
对断裂螺栓纵向取样分别进行拉伸、 冲击和硬 下限值; 螺栓材料室温下的抗拉强度、 断后伸长率、
度试验, 结果见表 ３ .可见螺栓材料室温下的规定 断面收缩率、 冲击吸收能量等符合标准技术要求, 另

塑性延伸 强 度 和 布 氏 硬 度 均 不 符 合 DL / T４３９－ 外抗拉强度接近标准要求的下限值.
表 ３ 断裂螺栓室温力学性能试验结果
Tab敭３ Mechanical p ro p ert y testresultsofthefracturedboltatroomtem p erature
项目 规定塑性延伸强度 R p ０．２ / MPa 抗拉强度 Rm / MPa 断后伸长率 A / ％ 断面收缩率 Z / ％ 冲击吸收能量 KV２ / J 布氏硬度 / HB
实测值 ６２８ ７４６ ２２．５ ７．２ １３０ ２３３
标准值 ≥６３７ ≥７３５ ≥１５ ≥６０ ≥５９ ２４８~２９３

１．４ 金相检验 痕迹, 附近显微组织存在流变痕迹, 紧邻断口的螺牙
在螺栓断裂源区和终断区各制取 １ 个纵向金相 内外表面存在多个微小裂口; 终断区部位显微组织
试样, 按照 GB / T１３２９９－１９９１ « 钢的显微组织评定 存在与螺栓轴向约呈 ４５° 的剪切断裂痕迹, 存在明
方法» 在 OLYMPUSGX７１ 光学显微镜下进行金相 显的塑性变形; 螺栓基体显微组织为贝氏体, 晶粒度
观察.由图 ３ 和图 ４ 可见: 断裂源区部位存在颈缩 ７~８ 级, 组织状态正常.

图 ３ 断裂源区试样显微组织形貌
Fi g 敭３ Microstructuremor p holo gy ofsam p leofthefracturesourcezone
a wholeatlowma g nification b surfacemicro g a pnearthefracturesourcezone c microstructurefarfromthefracturesourcezone
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