Page 92 - 理化检验-物理分册2018第四期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１８０４０１６

主汽门阀盖螺栓断裂失效分析

邱康勇,张 杰,吴继权

( 深圳市特种设备安全检验研究院,深圳 ５１８０２９ )
摘 要: 某电厂在停炉检修时发现一主汽门阀盖螺栓断裂失效, 采用宏观分析、 化学成分分析、
硬度试验、 金相分析、 断口以及能谱分析等方法对螺栓断裂原因进行了分析.结果表明: 螺栓断裂
的主要原因为螺栓显微组织粗大且不均匀, 在长期高温和应力作用下, 局部位置的晶界发生蠕变产
生蠕变孔洞; 然后在腐蚀介质的作用下, 裂纹从晶界蠕变孔洞处萌生并沿晶界扩展, 最终造成一次
性沿晶脆性断裂.
关键词: 螺栓;断裂;蠕变;腐蚀;沿晶脆性断裂;失效分析

中图分类号: TG１１５．２ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１８ ) ０４Ｇ０３０４Ｇ０４
FailureAnal y sisonFratureofaMainSteamValveCoverBolt

Q IUKan gy on g ZHANGJie , WUJi q uan
,
( ShenzhenInstituteofS p ecialE q ui p mentIns p ectionandTest , Shenzhen５２８０２９ , China )

Abstract : Themainsteamvalvecoverboltinap owerp lantwasfoundfracturedwhentheboilerwasshut
downformaintenance．Meanssuchasmacroanal y sis , chemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstest , metallo g ra p hic
anal y sis , fractureandener gys p ectrumanal y siswereusedtoanal y zethecausesfortheboltfracture．Theresults
showthatthemainreasonfortheboltfracturewasthatthemicrostructureoftheboltwascoarseanduneven．Under
theactionoflon g Ｇterm hi g htem p eratureandstress , cree pha pp enedandcree pcavitiesa pp earedatlocalg rain
boundar y ．Thenundertheactionofthecorrosivemedium , cracksg eneratedfromtheg rainboundar ycree pcavities
andex p andedalon g theg rainboundar y , whicheventuall y resultedintheoneＧtimeinter g ranularbrittlefracture．
Ke y words : bolt ; fracture ; cree p ; corrosion ; inter g ranularbrittlefracture ; failureanal y sis

高温螺栓是火力发电厂广泛使用的紧固件之
一, 在役机 组 的 高 温 螺 栓 出 现 失 效 现 象 在 火 电 厂
事故中较为普遍 [ １ ] .某电厂在 ２０１６ 年 １２ 月停炉

检修时 发 现 其 中 一 根 主 汽 门 阀 盖 螺 栓 断 裂 成 两
截, 如图 １ 所 示.失 效 的 主 汽 门 阀 盖 螺 栓 标 称 材
料为 ２０Cr１Mo１VTiB 钢, 规格为 M５６ mm , 且为双
头螺栓.该螺栓所在机组于 ２００５ 年投入使用, 截
止到发现螺栓断裂时已累计运行４００００h , 期间共 图 １ 主汽门阀盖螺栓装载位置
有过 ４ 次 拆 装, 机 组 工 作 期 间 最 高 运 行 温 度 为 Fi g 敭１ Theloadin gp ositionofthemainsteamvalvecoverbolts
５３０ ℃ , 每天运行时间为 １０h .为查明失效原因,
１ 理化检验
避免类似 失 效 的 再 发 生, 笔 者 对 该 断 裂 螺 栓 进 行
１．１ 宏观分析
了检验和分析.
图 ２ 为断裂主汽门阀盖螺栓的整体宏观形貌,
可见断裂发生在双头螺栓一头的最后一条螺纹处,
收稿日期: ２０１７Ｇ０４Ｇ１４
作者简介: 邱康勇( １９８７－ ), 男, 工程师, 主要从事金属材料理化 该处为螺栓应力集中较大的区域.图 ３ 为螺栓断口
宏观形貌, 可见断口比较粗糙, 且较为平坦, 呈颗粒
检验及机械零件的失效分析工作, ２９５７１７８６９＠ qq ．com
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