Page 94 - 理化检验-物理分册2018第四期

邱康勇, 等: 主汽门阀盖螺栓断裂失效分析

图 ５ 螺栓横截面显微组织 SEM 形貌
Fi g 敭５ SEM mor p holo gy ofmicrostructureofcrossＧsectionofthebolt

图 ７ 螺栓断口 SEM 形貌
Fi g 敭７ SEM mor p holo gy offracturesurfaceofthebolt
图 ６ 断口表面覆盖物 SEM 形貌及 EDS分析结果 a inter g ranularfracture b secondar y cracksandp ores
Fi g 敭６ Thea SEM mor p holo gy andb EDSanal y sisresultsof c cleava g efracture
coverin g sonthefracturesurface
时, 在 ５３０ ℃ 温度下, 螺栓同时承受一定的热应力,
呈冰糖状沿晶断裂形貌, 断口上可见二次裂纹与孔 但当机组处于启动和结束两个阶段时, 螺栓承受的
洞, 断口局部放大可见解理台阶, 呈典型的脆性断裂 则是交变热应力; 第二, 结合螺栓的装载位置及螺栓
形貌特征 [ ５ ] . 一头套在螺帽内的特点可以看出, 该螺栓承受一定

２ 综合分析 的剪切应力; 第三, 螺栓在服役过程中, 存在机械交
变循环应力的作用, 机械交变循环应力主要来源于
由上述理化检验结果可知, 断裂主汽门阀盖螺 锅炉停炉、 启动及运行过程中的负荷波动; 第四, 由
栓的化学成分和硬度均满 足 DL / T４３９－２００６ 对 于螺栓断裂位置位于最后一条螺纹处, 此处本身就
２０Cr１Mo１VTiB 钢的技术要求. 为应力集中位置.
由金相分析结果可知, 主汽门阀盖螺栓显微组 由断口分析结果可知, 断口受到较严重的腐蚀
织为保持马氏体位向的回火索氏体, 组织分布不均 作用; 断口主要呈沿晶冰糖状, 同时可见二次裂纹与
匀, 部分晶粒较为粗大, 同时晶界处存在蠕变特征. 孔洞, 孔洞的形成与腐蚀及蠕变有关.因此可以判
蠕变的产生主要与温度及应力有关, 螺栓的使用温 断该主汽门阀盖螺栓发生的是沿晶脆性断裂.
度为 ５３０ ℃ , 该 温 度 未 超 过 材 料 的 最 高 许 用 温 度 综合以上分析, 由于螺栓显微组织晶粒较粗大
( ５７０ ℃ ), 但也是在高温下服役.螺栓服役过程中 且组织分布不均, 螺栓长期承受５３０℃ 高温, 在一定
的应力来自以下 ４ 个方面: 第一, 当机组平 稳工作 应力作用下局部位置的晶界发生蠕变, 晶界处的蠕
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