Page 48 - 理化检验-物理分册2023年第十一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202311009

某核电站凝汽器密封结构用镍铝青铜螺栓断裂原因

高腾飞 , 郭 凯 , 李心刚 , 翟新年 , 罗 真 2

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( 1. 大亚湾核电运营管理有限责任公司, 深圳 518000 ; 2. 中核深圳凯利核能服务有限公司, 深圳 518000 )
摘 要: 某核电站凝汽器密封结构用镍铝青铜螺栓发生断裂现象, 采用宏观观察、 化学成分分
析、 扫描电镜分析、 力学性能测试、 金相检验等方法对螺栓断裂的原因进行分析。结果表明: 螺栓在
环境下发生了应力腐蚀开裂; 断裂螺栓在服役过程中受到不均匀的应力载荷, 使表面
潮湿的 NH 3
应力腐蚀倾向变大, 且螺栓长期处于自身应力腐蚀敏感介质中, 在二者的耦合作用下, 应力腐蚀裂
纹萌生; 裂纹沿残余应力较高的相界区域向内扩展, 最终导致螺栓发生断裂。
关键词: 镍铝青铜; 螺栓; 应力腐蚀断裂; 腐蚀敏感介质

中图分类号: TB31 ; TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 11-0032-03

CausesoffractureofNi-Albronzeboltusedinthecondenserseal

structureofanuclear p owerstation

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,
GAOTen g fei , GUOKai , LIXin g an g ZHAIXinnian , LUOZhen 2

( 1.Da y aBa yNuclearPowerO p erationsandMana g ementCo. , Ltd. , Shenzhen518000 , China ;

2.ChinaNuclearShenzhenKell yNuclearEner gyServiceCo. , Ltd. , Shenzhen518000 , China )

Abstract : TheNi-Albronzeboltusedforthesealin gstructureofacertainnuclearp owerp lantcondenser

fractured.Thecausesofboltfracturewereanal y zedb ymacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis ,

scannin g electronmicrosco pyanal y sis , mechanicalp ro p ert ytestin gand metallo g ra p hicexamination.Theresults

showthattheboltsex p eriencedstresscorrosioncrackin g inahumidNH 3environment.Durin gservice , fractured

bolts weresub j ectedtounevenstressloads , resultedinanincreasedtendenc yforsurfacestresscorrosion.

Moreover , theboltswereex p osedtotheirownstresscorrosionsensitivemediumforalon gtime.Underthe

cou p lin geffectofthetwo , stresscorrosioncracksinitiatedonthebolts.Thecrackp ro p a g atedinwardalon g the

p haseboundar y areawithhi g hresidualstress , ultimatel y ledtoboltfracture.

Ke y words : Ni-Albronze ; bolt ; stresscorrosionfracture ; corrosionsensitivemedium
镍铝青铜是一种特殊铝青铜合金, 其中添加了 C63000钢, 其中两颗螺栓发生断裂。笔者采用一系
一定量的镍、 铁和锰等元素, 使其性能得到改善。镍 列理化检验方法分析了螺栓断裂的原因, 并提出了
铝青铜具有良好的综合力学性能和耐腐蚀性能, 被 相关改进建议, 以避免该类问题再次发生。
广泛应用于海洋装备、 滨海电厂设备、 冷凝器管道
中 [ 1-4 ] 。 1 理化检验
某滨海核电厂凝汽器密封结构上的螺栓发生断 1.1 宏观观察
裂。该密封结构呈狗骨状, 并由压板固定在凝汽器 将两颗断裂螺栓分别编号为1号螺栓和2号螺

栓, 其断面宏观形貌如图1所示。由图1可知: 螺栓
壁面上, 每块压板由 8 颗尺寸为 22mm×100mm
( 直径×长度) 的镍铝青铜螺栓固定, 螺栓的材料为 断面大部分区域覆盖有黑灰色腐蚀产物, 部分区域
呈黄褐色, 局部区域存在轻微塑性变形, 整体呈脆性
断口特征; 将2号螺栓沿纵向切开, 其纵截面存在多
收稿日期: 2023-02-14
作者简介: 高腾飞( 1996- ), 男, 助理工程师, 主要从事核电站金 条起源于断口的裂纹, 裂纹向螺栓内部扩展, 扩展方
向与左侧断口平面方向一致, 裂纹细长且存在分叉。
属材料监督工作, 602165788@ qq .com
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