Page 77 - 理化检验-物理分册2021年第十一期
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王芬玲, 等: 某电厂高中压缸高温螺栓断裂的原因
图1 螺栓断裂位置及断口表面的宏观形貌
Fi g 1 Macromor p holo gy fracture p ositiona andfracturesurfaceb ofbolt
性能试验, 结果如表 1 所示。由表 1 可见, 螺栓不 性均低于标准要求, 冲击韧性检测值与标准值相
同位置处的室温拉伸性能、 布氏硬度以及冲击韧 差较大。
表1 力学性能检查结果
Tab 1 Mechanical p ro p ert y testresultsoftitaniumtubesatroomtem p erature
检测项目 屈服强度R p 0.2 MPa 抗拉强度R m MPa 断后伸长率A / % 断面收缩率Z / % 冲击韧性 /( J · cm -2 ) 布氏硬度 / HBW
/
/
1号试样检测值 657 802 19.5 55 23.0 , 22.5 , 24.0 259 , 255 , 253
2号试样检测值 649 794 18.5 58 20.5 , 18.0 , 19.0 250 , 245 , 244
标准值 ≥735 ≥835 ≥15 ≥50 ≥49 260~302
1.3 断口分析 开裂和沿晶开裂的特征, 可见明显的二次裂纹; 螺
利用扫描电镜( SEM ) 观察螺栓断口的 SEM 栓裂纹扩展区可见蜂窝状形貌, 在晶界上可见明
形貌。由图 2 可见: 断口中裂纹源区域呈准解理 显的蠕变孔洞。
图2 螺栓断口不同位置处的SEM 形貌
Fi g 2 SEM mor p holo gy atdifferent p ositionsofboltfracture
a cracksourcearea b ex p ansionarea
1.4 金相检验 2 分析与讨论
在螺栓断口附近及螺栓螺柱取样, 观察裂纹的
微观形貌。由图3可见: 在螺栓断口附近可见沿晶 该螺栓在570℃以下具有较高的抗松弛性能、
界扩展的二次微裂纹以及在螺栓螺柱沿晶界扩展的 较高的持久强度和持久韧性, 组织稳定性好。在工
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微裂纹。 作温度为500℃时, 螺栓工作1×10 h的持久强度
1.5 能谱分析 为314MPa 。螺栓在服役过程中所受的工作载荷有
进一步放大观察, 发现组织中可见块状析出物, 以下三种:( 1 ) 冷热紧固应力;( 2 ) 汽缸温度分布不均
其截面呈规则的四边形, 如图4所示。对析出物进 引起的热应力;( 3 ) 蒸汽进入汽缸产生的反作用
行能谱分析, 结果见表 2 , 该析出物主要由碳、 氮、 力 [ 10 ] 。该螺栓的工作应力虽未超过螺栓的持久强
铌、 钛、 钒、 铁组成, 推测该析出物为氮化物。 度, 但在汽轮机反复启停过程中, 高压缸内外壁温差
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