Page 90 - 理化检验-物理分册2021年第十二期

陈亮平, 等: 汽轮机高温螺栓断裂原因

将拉伸和冲击试样的断口置于扫描电镜下观 图6c ) 为高倍观察下的拉伸断口形貌, 断面以解理
察, 拉伸和冲击试样断口形貌如图 6 所示。其中 为主, 少量韧窝夹杂其中, 整个断面形貌符合准解
图6a ) 和图6b ) 为低倍下的拉伸和冲击断口形貌, 理断裂特征。图 6d ) 为高倍观察下的冲击断口形
可见拉伸断口断面剪切唇区很小, 约占断裂面积 貌, 可见断面基本为放射区, 整个断面大多为解理
的15% , 整个断面以放射区为主, 基本没有纤维 面。图6表明试样断裂属于解理断裂, 说明材料
区, 通过断口宏观形貌判断该材料的韧性很差。 脆性很大。

图6 拉伸和冲击试样断口微观形貌

Fi g 6 Micromor p holo gy offractureoftensileandim p acts p ecimens

a lowma g nificationmor p holo gy offractureoftensiles p ecimen b lowma g nificationmor p holo gy offractureofim p acts p ecimen

c hi g hma g nificationmor p holo gy offractureoftensiles p ecimen d hi g hma g nificationmor p holo gy offractureofim p acts p ecimen
高温高压环境下服役, 造成碳化物逐步析出、 材料冲
2 分析与讨论
击韧性下降, 在机组启、 停机及机组负荷波动带来的
由以上理化检验结果可知, 螺栓化学成分、 室温 冲击应力下, 该高温螺栓发生了脆性断裂。
拉伸性能、 硬度等指标符合标准要求。断裂螺栓组 建议火电厂在进行机组检修时, 对汽轮机高温
织晶粒粗大, 晶粒度级别为1级, 晶内交叉分布的排 螺栓进行 100% 超声检验、 100% 硬度检验, 对超声
状贝氏体呈框架状结构, 导致材料脆性很大; 拉伸和 检验和硬度检验结果不合格的螺栓, 予以更换。
冲击断口的断裂特征表明材料为解理断裂, 加上冲
参考文献:
击吸收能量远低于标准要求, 再次证明材料脆性很
大。汽轮机高温螺栓在高温、 高应力、 蒸汽腐蚀等复 [ 1 ] 何风生, 卢方龙, 盘荣旋. 汽轮机螺栓断裂失效分析

杂工况下工作, 这要求螺栓材料具有较高的高温蠕 [ J ] . 江西电力, 2005 , 29 ( 2 ): 6-8.
变持久强度、 较低的线膨胀系数、 较好的抗松弛性 [ 2 ] 刘发, 纪繁祥, 彭建强. 汽轮机用高温螺栓材料的发展
能、 良好的抗应力腐蚀能力、 较低的缺口敏感性及较 动向[ J ] . 机械工程师, 2012 ( 7 ): 169-170.

[ 3 ] 吴红辉, 王伟.20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓断裂失效
好的抗氧化性能。而该断裂螺栓材料存在粗晶, 因
分析[ J ] . 华电技术, 2018 , 40 ( 10 ): 27-30.
此其组织异常导致了材料脆性过大, 不能承受启、 停
[ 4 ] 尹宏超, 赵云, 于贤思, 等. 螺栓断裂失效分析[ J ] . 物
机及机组负荷波动带来的冲击应力。
理测试, 2017 , 35 ( 6 ): 30-33.

3 结论及建议 [ 5 ] 尹宏超, 赵云, 于贤思, 等.20Cr1Mo1VNbTiB高温螺
栓运行后性能变化及监督方法的探讨[ J ] . 河北电力

该汽轮机的高温螺栓的晶粒较粗大, 且长期在 技术, 1992 ( 5 ): 43-47.
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