Page 76 - 理化检验-物理分册2019年第六期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０６０１３

固体火箭发动机壳体低压力开裂原因分析

张 博,李俊峰,吴 军,殷 凯,邵 芬

( 西安航天动力机械有限公司,西安 ７１００２５ )
摘 要: 通过化学成分分析、 力学性能试验、 断口宏微观分析等方法, 对某固体火箭发动机壳体
水压试验低压力开裂的原因进行了分析.结果表明: 该发动机壳体开裂的性质为低应力下的韧性
断裂, 开裂的主要原因是发动机壳体外表面局部区域存在微裂纹缺陷.
关键词: 固体火箭;发动机壳体;水压试验;低压力开裂;微裂纹;韧性断裂

中图分类号: V４３５ ; TH１４２ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０６Ｇ０４１９Ｇ０４
CauseAnal y sisonLowPressureCrackin g ofaSolidRocketMotorCase

ZHANGBo , LIJunfen g WUJun , YINKai , SHAOFen
,
( Xi ’ anAeros p acePowerMachiner yCo． , Ltd． , Xi ’ an７１００２５ , China )

Abstract : Thecausesoflowp ressurecrackin gdurin gtheh y draulictestofasolidrocketmotorcasewere
anal y zedb ychemicalcom p ositionanal y sis , mechanicalp ro p ert ytestand macroand microfractureanal y sis．The
resultsshowthatthecrackin gp ro p ert y ofthemotorcasewasductilefractureunderlowstress．Themainreasonfor
thecrackin gwastheexistenceofmicrocracksinthelocalareaofthemotorcaseoutersurface．
Ke y words : solidrocket ; motorcase ; h y draulictest ; lowp ressurecrackin g ; microcrack ; ductilefracture

金属壳体、 绝热层和衬层共同构成固体火箭发
动机的燃烧室, 壳体必须能够承受发动机工作时燃
气产生的内压作用 [ １ ] .因此, 壳体的承压能力是发
动机很重要的设计指标之一.为了检测壳体的承压
能力, 需要对其进行水压试验.
D４０６A ( 牌号为 ３１Si２MnCrMoVE ) 材料是一种
专门为制造固体火箭发动机壳体而研制的超高强度
钢 [ ２ ] .该材料具有很高的强度极限、 较好的塑韧性
和可加工成型性, 经淬火加低温回火热处理后, 其抗
拉强度 ≥１６２０ MPa , 断后伸长率 ≥８％ , 断裂韧度

K ⅠC≥８０MPa m , 在航天固体火箭发动机 领域
得到了广泛使用.
某发动机壳体材料为 D４０６A 超高强度钢, 热处
理工艺为: ９３０ ℃ 淬火, 油冷; ３００ ℃ 回火, 空冷.热
处理之后的硬度要求为 ４７~５２ HRC , 水压承压能
力要 求 大 于 １０．５ MPa . 当 水 压 试 验 压 力 达 到

８．６MPa左右时, 壳体出现了沿纵向的破裂, 如图 １
图 １ 固体火箭发动机壳体残骸及取样位置图
Fi g 敭１ Thewrecka g eofthesolidrocketmotorcaseand
收稿日期: ２０１８Ｇ０６Ｇ２１ sam p lin g locations
作者简介: 张 博( １９７４－ ), 男, 工程师, 主要从事理化测试技术 a zoneA b zoneB
管理工作, y inknuaa＠１６３．com
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