Page 47 - 理化检验-物理分册2023年第三期

石顺梅: 高压主汽阀双头螺柱断裂原因

图1 断裂螺柱 A1的宏观形貌 图2 A1螺柱断口的宏观形貌
螺柱 A1断口的宏观形貌如图 2 所示, 可见断 破损等异常。
口基本垂直于螺柱轴线, 即螺柱的拉伸方向, 断口较 1.2 化学成分分析
平整, 没有明显的塑性变形, 断面有粗糙的颗粒, 呈 采用直读光谱仪对螺柱 A1 、 A2 和 B1 进行化
脆性断裂特征; 断裂由螺柱外表面的粗大结晶颗粒 学成分分析, 结果如表1所示, 可见螺柱 A1 , A2和

处起源, 在拆卸、 拧转过程中裂纹快速扩展, 导致螺 B1各元素含量均符合 GB / T439 — 2018 《 火力发电
柱发生断裂。螺柱 A2和 B1的宏观形貌未见裂纹、 厂高温紧固件技术导则》 的要求。
表1 螺柱 A1 、 A2和 B1的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn Cr Mo V Ti Ni Cu B S P
A1实测值 0.19 0.51 0.46 0.93 0.84 0.56 0.18 0.08 0.11 0.002 0.003 0.013
A2实测值 0.21 0.54 0.49 0.95 0.84 0.55 0.21 0.08 0.11 0.002 0.002 0.015
B1实测值 0.20 0.52 0.47 0.94 0.86 0.57 0.19 0.08 0.12 0.002 0.002 0.014

0.17~ 0.40~ 0.40~ 0.90~ 0.75~ 0.45~ 0.16~ 0.001~
标准值 ≤0.30 ≤0.25 ≤0.025 ≤0.025
0.23 0.60 0.60 1.30 1.00 0.65 0.28 0.005
1.3 扫描电镜分析 口呈沿晶、 解理和腐蚀的脆性断裂特征, 部分晶界面
在螺柱 A1的断口起源位置处取样进行扫描电 上发现氧化斑点、 腐蚀坑, 晶界处有大量碳化物颗粒
镜( SEM ) 分析, 结果如图 3 可知。由图 3 可知: 断 聚集, 部分碳化物颗粒粗大。

图3 螺柱 A1的SEM 形貌
1.4 金相检验 边缘裂纹沿晶扩展, 未发现明显的夹杂物或套晶结
在螺柱 A1断口裂纹源附近的纵截面和横截面 构; 螺柱 A2的显微组织为贝氏体, 有明显的黑色网
处分别取样, 在螺柱 A2 和 B1 的横截面处取样, 对 状奥氏体晶界, 晶粒粗大, 晶粒度等级为2级, 未发
试样进行金相检验, 结果如图4所示。由图4可知: 现明显的夹杂物或套晶结构; 螺柱 B1 的显微组织
螺柱 A1 的显微组织为贝氏体, 有明显的黑色网状 为贝氏体, 有轻微断续的网状奥氏体晶界, 晶粒度等
奥氏体晶界, 晶粒粗大, 晶粒度等级为 1.5 级, 断口 级为5级, 未发现明显的夹杂物或套晶结构。

5
3