Page 66 - 理化检验-物理分册2023年第十一期
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王狄军, 等: 硫焚化炉手动高温阀断裂原因
含有 C 、 Al 、 Cr 、 Mn等元素, 该非金属夹杂物为复合 中含有大量 S元素, S元素沿晶界向材料内部扩散。
氧化物 [ 3 ] 。 说明含有 S元素的介质对阀轴造成了严重的腐蚀,
且腐蚀沿晶界向内侧扩展。
图4 非金属夹杂物的SEM 形貌及能谱分析结果
图6 断口处的SEM 形貌及能谱分析结果
对析出物进行扫描电镜及能谱分析, 结果如图
5所示。由图 5 可知: 析出物主要含有 C 、 Cr等元 2 有限元分析
素, 为富铬碳化物。
对高温阀进行有限元分析, 其整体结构模型与
分解模型分别如图8 , 9所示。该高温阀阀门为分流
阀, 在工作时一般处于半开状态, 以调节流量, 阀板
厚度为10mm , 阀轴的直径为50mm 。
阀门主体材料为 310S 不锈钢。在常温条件
下, 310S 钢的屈服强度为 205 MPa , 强度极限为
515MPa 。在温度为982℃时, 310S钢的屈服强度
为56MPa , 强度极限为81MPa ; 在温度为1093℃
时, 310S 钢 的 屈 服 强 度 27 MPa , 强 度 极 限 为
44MPa 。根据该断裂高温阀的实际运行记录, 阀门
的实际工作温度约为1030℃ 。采用线性插值方法
进行分析, 可知阀门的屈服强度为 43.5MPa , 强度
极限为 64 MPa 。阀门设计图纸上的公称压力为
0.25MPa , 根据该厂提交的设备运行记录, 焚烧炉
出口压力约为39kPa , 该压力为阀门的实际工作压
力。结合设计图纸和实际运行工况, 对阀门的强度
按照常温下250kPa和高温( 1030°C ) 下39kPa的
图5 析出物的SEM 形貌及能谱分析结果
压力进行计算。
在阀轴断口处取样, 对试样进行扫描电镜及能 2.1 常温250kPa压力下的有限元分析
谱分析, 结果如图6所示。试样的元素面扫描结果 常温250kPa压力下高温阀的有限元分析结果
如图7所示。由图6 , 7可知: 断口表面的腐蚀产物 如图10所示。由图10可知: 在250kPa压力下, 阀
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