Page 75 - 理化检验-物理分册2019年第六期

徐健康, 等: 某卡箍连接片断裂失效分析

促进了孔洞、 裂纹的形成和发展 [ ６ ] .能谱分析结果显 好的材料.
示, 断裂源区存在硫、 磷等元素, 说明连接片在最终断
参考文献:
裂前法兰可能已经发生密封不良, 出现高温气体泄漏
腐蚀卡箍的现象, 这可能是连接片发生高温蠕变而出 [ １ ] 邵珠贵, 杨惠英 ． 试析作用力的可传特性[ J ] ． 吉林广
现塑性变形, 导致锁紧功能不足引起的.因此, 卡箍 播电视大学学报, ２００１ ( ４ ): １０ , １２．
连接片失效模式为高温蠕变断裂.高温持久试验结 [ ２ ] 金宗哲, 岳雪梅, 包亦望, 等 ． 拉伸强度与弯曲强度的
果显示, 在工作温度为 ５００ ℃ 的条件下, 当连接片原 关系及弯曲强度尺寸效应[ J ] ． 现代技术陶瓷, １９９７ ,
材料 SUS３０１不锈钢板承受的载荷达到屈服强度的 １８ ( ３ ): ２９Ｇ３３．
[ ３ ] 陈乐, 何琨, 梁波, 等 ．３１６ 不 锈 钢 室 温 和 ３５０ ℃ 低 周
０．５倍时即存在高温蠕变断裂的风险.而实际装配条
疲劳性能研究[ J ] ． 核动力工程, ２０１７ , ３８ ( ３ ): ５１Ｇ５５．
件下, 连接片承受的载荷约为屈服强度的 ０．８５ 倍, 存
[ ４ ] 戈浩, 金南辉, 刘杰, 等 ． 锅炉旋风分离器进口受热面
在较大的高温蠕变断裂风险.
管爆裂原因分析[ J ] ． 理化检验( 物理分册), ２０１７ , ５３
实际上, 对于长期在中高温条件下服役的设备 ( １０ ): ７６５Ｇ７６７．
构件而言, 材料性能将密切依赖于温度和载荷条件. [ ５ ] 梁文建, 韩晓辉, 郑自芹, 等 ．SUS３０１L 不锈钢激光焊
因此, 在生产设计和安全评定时需要考虑材料的持 接头疲劳损 伤 行 为 研 究 [ J ] ． 兵 器 材 料 科 学 与 工 程,
久强度和蠕变强度等参量 [ ７Ｇ８ ] .针对此案例, 建议卡 ２０１８ , ４１ ( ２ ): ８４Ｇ８８．
[ ６ ] 呼立红, 秦远中, 辛森森, 等 ． 催化装置高温取热炉炉
箍连接片采用抗高温蠕变性能良好的材料.
管爆裂原 因 分 析 [ J ] ． 石 油 化 工 设 备 技 术, ２０１５ , ３６
３ 结论及建议 ( ６ ): ２８Ｇ３１．
[ ７ ] 江慧丰, 陈学东, 范志超, 等 ．３１６L 不锈钢应力控制模
卡箍连接片失效模式为高温蠕变断裂; 引起连
式下的低周疲 劳 行 为 试 验 研 究[ C ] ∥ 第 七 届 全 国 压
接片高温蠕变断裂的主要原因是装配条件下连接片
力容器学术会议论文集 ． 无锡: 中国机械工程学会压
承受的应力水平较高, 在实际工作温度中存在较大
力容器分会, ２００９ : ２４１Ｇ２４４．
的高温蠕变断裂风险. [ ８ ] 李荣, 张雪华, 武晶晶, 等 ．TC４ 钛合金棒材的高温蠕
建议根据实际工作状况选用抗高温蠕变性能良 变性能[ J ] ． 理化检验( 物理分册), ２０１７ , ５３ ( １ ): １４Ｇ１６．

式, 并根据实际装炉量确定淬火和回火均热时间, 并
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由图 １ 和图 ５ 可知, 阀杆下部 T 型槽部分形状 严格控制热处理过程, 提高热处理合格率.
复杂, 阀杆与 T 型槽之间的过渡区上存在退刀槽, ( ２ )热处理时配备随炉试样, 严格按照标准要
过渡区上存在截面突变及尖角, 且该过渡区直径变 求对原材料的硬度、 拉伸性能、 冲击韧度、 显微组织
小.当阀门在关闭位置开启时, 电机启动转矩应当 等项目进行检验, 必要时可进行阀杆材料本体取样
是其最大扭矩, 开阀瞬间阀杆截面突变处会出现应 检验, 不符合标准要求的一律不予使用.
力集中现象, 正常情况下这种应力集中产生的最大
应力在设计允许范围之内, 但由于阀杆材料冲击韧 参考文献:
度严重偏低, 故在开阀瞬间形成的应力足以破坏阀 [ １ ] 曾正明 ． 新编钢铁材料手册[ M ] ． 北京: 中国电力出版
杆材料的完整性, 又因退刀槽处直径最小, 是阀杆受 社, ２００９．

力最薄弱处, 故阀杆在该处发生了断裂. [ ２ ] 冶金工业部« 合金 钢 钢 种 手 册» 编 写 组 ． 合 金 钢 钢 种
手册 第一册:合金工具钢[ M ] ． 北京: 冶金工业出版
３ 结论及预防措施
社, １９８３．
[ ３ ] 樊东黎 ． 热加工工 艺 规 范 [ M ] ． 北 京: 机 械 工 业 出 版
３．１ 结论
该电动闸阀阀杆断裂为脆性断裂.阀杆断裂主 社, ２００３．
[ ４ ] 马伯龙, 杨满 ． 热处理技术图解手册[ M ] ． 北京: 机械
要是因为阀杆材料热处理不当, 导致材料硬度偏高、
工业出版社, ２０１５．
冲击韧度严重偏低, 从而在开启过程中于应力集中
[ ５ ] 张玉庭 ． 实用热处理操作技术问答[ M ] ． 北京: 机械工
的退刀槽处发生脆性断裂.
业出版社, ２０１０．
３．２ 预防措施 [ ６ ] 张剑锋, 左锦中, 孟 萌, 等 ．３８CrMoAl钢 镗 杆 断 裂 原
( １ )阀杆材料热处 理 时 应 采 取 正 确 的 装 炉 方 因分析[ J ] ． 金属热处理, ２０１５ , ４０ ( ７ ): １９３Ｇ１９５．
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