Page 79 - 理化检验-物理分册2019年第六期

张 博, 等: 固体火箭发动机壳体低压力开裂原因分析

则是在水 压 试 验 过 程 中 形 成 的, 正 是 这 种 壳 体 外
表面的微 裂 纹 缺 陷, 导 致 了 其 水 压 试 验 的 低 压 力
开裂.

２ 综合分析

由上述理化检验结果可知, 该固体火箭发动机
壳体材料的化学成分、 热处理后力学性能均满足相
关标准技术要求.壳体鼓包处断口发生了明显的塑
形变形, 断口宏观、 微观形貌符合韧性断裂的特征.
由壳体外表面微观形貌分析结果可判断出: 发动机
壳体鼓包处外表面存在微裂纹缺陷, 在水压试验过
程中, 壳体表面受到张应力作用, 裂纹首先会以已存
在的微裂纹为裂纹源开始扩展, 在较低应力作用下,
尺寸较大的微裂纹率先失稳扩展, 最终导致发动机
壳体在水压试验过程中发生低应力开裂 [ ８ ] .
３ 结论及建议
图 ５ 壳体外表面微观形貌
Fi g 敭５ Micromor p holo gy ofthecaseoutersurface 该固体火箭发动机壳体水压试验开裂的断裂方
a No敭１fracturesam p le b No敭３fracturesam p le 式为低应力韧性断裂, 壳体表面局部区域存在微裂

纹缺陷 是 造 成 此 次 水 压 试 验 低 压 力 开 裂 的 主 要
原因.
参考文献:

[ １ ] 王铮, 胡永强 ． 固体火箭发动机[ M ] ． 北京: 宇航出版

社, １９９３．
[ ２ ] 张鹏, 张文, 王生斌, 等 ． 固体火箭发动机用 D４０６A 钢
前连接件的 加 工 工 艺 研 究 [ J ] ． 航 天 制 造 技 术, ２０１１
( ４ ): １２Ｇ１４ , ２７．
[ ３ ] 陈瑞祥 ． 压力容器失效事故原因分析与预防[ J ] ． 内蒙
古石油化工, ２０１０ , ３６ ( １９ ): ６３Ｇ６５．
[ ４ ] 中华人民共和国冶金工业部 ． 航 天 固 体 火 箭 发 动 机
用超高强度钢 锻件规范: GJB３３２５－１９９８ [ S ] ． 北京:
中国标准出版社, １９９９．
[ ５ ] 周健聪 ． 低压加热 器 疏 水 泵 导 流 壳 连 接 螺 栓 断 裂 失
效分析[ J ] ． 理化检验( 物 理 分 册), ２０１８ , ５４ ( ６ ): ４４７Ｇ
４５２．
[ ６ ] 李如源, 刘海涛, 张玉忠, 等 ．１０００ MW 核 电 汽 轮 机
图 ６ 壳体外表面微观形貌
Fi g 敭６ Micromor p holo gy ofthecaseoutersurface 空心螺栓断 裂 原 因 分 析[ J ] ． 理 化 检 验 ( 物 理 分 册),
a No敭２fracturesam p le b No敭BＧ１tensilefracturedsam p le ２０１８ , ５４ ( ４ ): ２９６Ｇ２９９ , ３０７．
验过程中形成的, 由于靠近断口处局部区域内的塑 [ ７ ] 钟培道 ． 断裂失 效 分 析 [ J ] ． 理 化 检 验 ( 物 理 分 册),
性变形量最大, 易形成撕裂的裂纹, 这是正常的拉伸 ２００５ , ４１ ( ７ ): ３７５Ｇ３７８．
[ ８ ] 周则恭 ． 断裂力学基本理论及其应用( 一)[ J ] ． 重型机
特征; ２ 号试样外表面的微裂纹是水压试验之前就
械, １９７８ ( ２ ): ５４Ｇ５９．
已经存在的, 是材料外表面的缺陷, 尺寸较大的裂纹

４ ２ ２