Page 77 - 理化检验-物理分册2019年第二期
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张 辉, 等: 石化重催装置安全阀弹簧断裂原因分析


            1.7 X 射线衍射分析                                       不断扩展, 当弹簧剩余截面的强度小于其所承受的
                 对弹簧 A2 断面表面覆盖的腐蚀产物取样, 使                       载荷时, 便会发生最终的脆性断裂              [ 7G10 ] .
            用 X 射线衍射仪( XRD ) 进行分析.结果表明: 断口
            表面覆盖物主要组成成分为 FeS , 说明工作介质中                        3  结论及建议
            含有 H 2 S , 据此可判断弹簧发生了 H 2 S 腐蚀, 见图                     弹簧服役时表面镀锌层发生局部腐蚀, 使弹簧
            12 .                                               钢基体暴露在服役环境中, 加之弹簧断裂区显微组
                                                               织为脆性较大的马氏体, 在湿 H 2 S 环境和较高的剪
                                                               切应力作用下, 弹簧发生了沿晶应力腐蚀开裂.
                                                                   为避免再次发生应力腐蚀开裂, 应保持弹簧钢
                                                               表面镀锌层的完好, 隔绝环境气体同金属的直接接
                                                               触, 尽量降低弹簧钢内部夹杂物的含量, 严格执行热
                                                               处理工艺, 并保持安全阀密封面完好.

                                                               参考文献:

                                                                [ 1 ]   蒋宪邦, 梁益龙, 刘国栋 .50CrVA 钢弹簧的断裂分析
                         图 12  断口表面覆盖物 XRD 谱
                                                                    和解决措施[ J ] . 金属热处理, 2011 , 36 ( 7 ): 109G111.
               Fi g 敭12 XRDp atternofthecoverin g sonthefracturesurface  [ 2 ]   林文钦, 郑洪, 朱丽, 等 .50CrVA 弹 簧 断 裂 原 因 分 析

            2  综合分析                                                 [ J ] . 失效分析与预防, 2016 , 11 ( 1 ): 56G59.
                                                                [ 3 ]   李树梅, 阎平 . 螺旋弹簧断裂分析及预防措施[ J ] . 金
                 安全阀工作的介质气态烃中含有一定体积分数                               属热处理, 2012 , 37 ( 11 ): 130G132.
            的 H 2 S , 由于弹簧起跳等原因, 导致高温干 汽中的                      [ 4 ]   刘昌奎, 臧 金 鑫, 张 兵 .30CrMnSiA 螺 栓 断 裂 原 因 分
            H 2 S 在安全阀壳体内长时间滞留, 在由高温冷却的                             析[ J ] . 失效分析与预防, 2008 , 3 ( 2 ): 42G47.
                                                                [ 5 ]   蒋跃宁, 何颜红 . 液化石油气罐车安全阀弹簧失效分
            过程中会凝结少量空气中的水分, 形成湿 H 2 S 还原
                                                                    析[ J ] . 化工机械, 2009 , 36 ( 2 ): 154G156.
            性气氛, 在经过长期运行后弹簧表面的镀锌防腐层
                                                                [ 6 ]   萧以德, 李兴濂 . 电镀锌层的 大 气 腐 蚀 行 为 研 究[ J ] .
            会遭到腐蚀环境的破坏, 即湿 H 2 S 对弹簧基体产生
                                                                    腐蚀科学与防护技术, 1995 , 7 ( 3 ): 187G191.
            腐蚀.能谱分析和 X 射线衍射分析结果表明, 弹簧                           [ 7 ]   杨晓, 陈政龙, 潘恒沛, 等 .40Cr钢紧固螺栓断裂原因
            表面和断口表面均存在含硫的腐蚀产物( FeS ), 说                             分析[ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2016 , 52 ( 12 ): 903G
            明该弹 簧 已 经 遭 受 了 长 时 间 的 H 2 S 腐 蚀. 在 湿                  905.
            H 2 S 环境中, H 2 S 腐蚀阴极反应释出氢原子, 氢与                    [ 8 ]   何家胜, 崔好 选, 朱 晓 明, 等 . 螺 栓 ( 35CrMoA ) 在 湿
            拉应力共同作用, 在弹簧表面偏析和夹杂物区域富                                 H 2 S环境中应力腐蚀试验研究[ J ] . 压力容器, 2007 ,
            集而导致开裂       [ 1G7 ] .                                  24 ( 2 ): 19G23.
                                                                [ 9 ]   刘智勇, 董超芳, 李晓刚, 等 . 硫化氢环境下两种不锈
                 弹簧钢属于中碳钢, 断面处显微组织为马氏体,
                                                                    钢的应 力 腐 蚀 开 裂 行 为 [ J ] . 北 京 科 技 大 学 学 报,
            强度较高,硬度偏大, 是应力腐蚀的敏感区, 较容易
                                                                    2009 , 31 ( 3 ): 318G323.
            发生应力腐蚀开裂.同时, 由于弹簧服役时存在较
                                                               [ 10 ]   夏申琳, 王 刚, 杨 晓, 等 .60Si2MnA 钢 片 弹 簧 断 裂 失
            高的剪切应力, 在这些载荷和 H 2 S 环境的共同作用
                                                                    效分析[ J ] . 理化检验( 物 理 分 册), 2015 , 51 ( 2 ): 129G
            下 , 弹簧表面逐渐形成应力腐蚀裂纹( SCC ), 裂纹
                                                                    131.














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