Page 67 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202312013

核级泵用马氏体不锈钢螺柱断裂原因

李学军, 孙 广

( 中广核工程有限公司, 深圳 518124 )
摘 要: 某核电厂安全喷淋泵外筒体与底板连接螺柱在安装完成后断裂, 采用宏观观察、 化学成
分分析、 力学性能测试、 金相检验、 扫描电镜和能谱分析等方法对该螺柱的断裂原因进行分析。结

果表明: 断裂螺柱氢元素质量分数高达0.00046% , 其室温下屈服强度和抗拉强度分别为970MPa

和1200MPa ; 断口洁净且较平齐, 无明显塑性变形, 断口表面呈结晶颗粒状, 启裂区有沿晶特征,

晶面上有爪状纹, 断裂性质属于典型的氢致延迟断裂; 金相检验发现断裂螺柱心部存在偏析缺陷,
导致氢元素在缺陷处扩展和聚集, 加快了螺柱的断裂速率。

关键词: 马氏体不锈钢; 螺柱; 断裂; 氢元素

中图分类号: TB31 ; TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 12-0051-04

Fracturereasonofmartensiticstainlesssteelstudfornuclear g rade p um p

LIXue j un , SUNGuan g

( ChinaNuclearPowerEn g ineerin gCo. , Ltd. , Shenzhen518124 , China )

Abstract : Theconnectin g studbetweentheouterc y linderandthebottomp lateofthesafet y s p ra yp um p ofa

nuclearp owerp lantfracturedafterinstallation.Thefracturecausesofthestud wereanal y zedb y meansof

macrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , mechanicalp ro p ert ytest , metallo g ra p hicexamination ,

scannin g electronmicrosco p eandener gy s p ectrumanal y sis.Theresultsshowthatthemassfractionofh y dro g enin

thefracturedstudwasashi g has0.00046% , andthe y ieldstren g thandtensilestren g thatroomtem p eraturewere

970 MPaand1200 MPa , res p ectivel y .Thefracture wascleanandrelativel yflat , withoutobviousp lastic

deformation.The fracture surface was cr y stalline g ranular , the crack initiation zone had inter g ranular

characteristics , andtherewereclaw-likelinesonthecr y stalp lane.Thefracturep ro p ert ybelon g edtot yp ical

h y dro g en-induceddela y edfracture.Metallo g ra p hicexaminationshowedthattherewerese g re g ationdefectsinthe

coreofthefracturedstud , whichledtotheex p ansionanda gg re g ationofh y dro g enelementsatthedefectsand

acceleratedthefracturerateofthestud.

Ke y words : martensiticstainlesssteel ; stud ; fracture ; h y dro g enelement

国内某核电厂安全喷淋泵外筒体与底板连接螺 时间为4h , 空冷。固溶、 时效硬化温度曲线均符合
柱在 安 装 完 成 20 h 后 断 裂。 该 螺 柱 材 料 为 规范要求。笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 力学

X6CrNiCu17-04时效硬化马氏体钢, 双头螺柱规格 性能测试、 金相检验、 扫描电镜( SEM ) 和能谱分析

为 M36×110mm 。该批螺柱按规定进行了固溶加 等方法对该螺柱的断裂原因进行分析, 以防止该类

时效处理, 其中固溶温度为 1050 ℃ , 保温时间为 问题再次发生。
4h , 油冷; 时效硬化处理温度为( 610±5 ) ℃ , 保温

1 理化检验
1.1 宏观观察
收稿日期: 2022-12-04
基金项 目: 深 圳 市 协 同 创 新 科 技 计 划 - 国 际 科 技 合 作 项 目 断裂螺柱整体及断口宏观形貌如图1所示, 该
螺柱断裂于螺纹位置, 断口洁净且较平齐, 无明显的
( GJHZ2020731095203011 )
作者简介: 李学军( 1981- ), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事核
塑性变形, 断口表面呈结晶颗粒状, 由中心向周围呈
电设备及管道材料设计研发工作, lx j 117@163.com
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