Page 70 - 理化检验-物理分册2019年第六期

周丽琴, 等: 电动闸阀阀杆断裂失效分析

表 ３ 阀杆的硬度
Tab敭３ Hardnessofthevalvestem HBW
取样位置 截面边缘区域 截面中心区域
阀杆直段部位 ３３０ , ３３４ , ３３１ ３３８ , ３３５ , ３３０
阀杆断口下方 ３３０ , ３３０ , ３３５ ３４０ , ３３８ , ３３５
标准值 ２５０~３００

表 ４ 阀杆的冲击韧度
Tab敭４ Im p acttou g hnessofthevalvestem J cm －２
取样位置 断口附近区域 远离断口区域
实测值 ２５ , ２６ , ２６ ２８ , ３０ , ３５
图 ２ 阀杆受力状态示意图
标准值
Fi g 敭２ Schematicdia g ramofforcestateofthevalvestem ≥８８
为了避免类似失效的再发生, 保障阀门使用的
度、 断后伸长率和断面收缩率均符合 JB / T９６２５－
安全性, 笔者对该闸阀阀杆断裂原因进行了分析.
１９９９ 对 Ⅱ 级锻件的要求.由表 ３ 可知, 阀杆截面边
１ 理化检验 缘及中心区域的硬度相当, 均高于JB / T９６２５－１９９９
要求的２５０~３００HBW .由表４可知, 阀杆断口附近
１．１ 化学成分分析
及远离断 口 区 域 材 料 的 冲 击 韧 度 均 远 低 于 JB / T
从断裂阀杆直段上距离断裂面 １５mm 处取块
９６２６－１９９９ 要求的冲击韧度 AKU≥８８J cm －２ .综
状试样, 使用 QSN７５０ 型直读光谱仪对其进行化学 合分析以上力学性能试验结果可见, 阀杆材料的硬
成分分析, 结果如表 １ 所示.由化学成分分析结果
度稍微偏高, 而冲击韧度则明显偏低.
１．３ 金相分析
可知, 该 阀 杆 所 使 用 材 料 的 化 学 成 分 符 合 GB / T
３０７７－２０１５ « 合金结构钢» 对 ３８CrMoAlA 钢成分的 在阀杆直段远离断裂处和断裂部位分别取样进
要求. 行金相分析, 两试样的显微组织形貌分别如图 ３ 和
表 １ 阀杆材料的化学成分( 质量分数)
图 ４ 所示.由图 ３ 和图 ４ 可知, 阀杆直段和断裂处
Tab敭１ Chemicalcom p ositionsofthevaluestem material
的显微组织均为回火索氏体, 晶粒度均为 ４ 级, 显微
massfraction ％
项目 C Si Mn P S Cr Mo Al
实测值 ０．３７ ０．３３ ０．４２ ０．０２０ ０．００４ １．４５ ０．１８ ０．８６

０．３５~０．２０~０．３０~ ≤ ≤ １．３５~０．１５~０．７０~
标准值
０．４２ ０．４５ ０．６０ ０．０２５ ０．０２５ １．６５ ０．２５ １．１０

１．２ 力学性能试验
从断裂阀杆直段上取样, 对其进行拉伸试验, 结
果如表 ２ 所示; 在阀杆直段部位及阀杆断口下方分 图 ３ 阀杆直段显微组织
别取样进行硬度试验, 结果如表 ３ 所示; 在断口附近 Fi g 敭３ Microstructureofstrai g htsectionofstem
区域和远离断口区域分别取样进行冲击试验, 结果

如表 ４ 所示.
由表 ２ 可 知 , 该 阀 杆 材 料 的 抗 拉 强 度 、 屈 服 强
表 ２ 阀杆的拉伸性能
Tab敭２ Tensile p ro p ertiesofthevalvestem

抗拉强度 屈服强度 断后伸长率 断面收缩率
项目
Rm / MPa R eL / MPa A / ％ Z / ％
实测值 １０７５ ８３５ １６ ５３ 图 ４ 阀杆断裂部位显微组织
标准值 ≥８３４ ≥７３５ ≥１６ ≥５０ Fi g 敭４ Microstructureofstemfracturesite
４ １ ３