Page 85 - 理化检验-物理分册2024年第八期

高大伟：某电厂中压调速汽门2Cr12NiMo1W1V钢门杆断裂原因

行分析，以避免门杆再次断裂。 字相交的漏气平衡孔之间，失效位置的两组漏气平
衡孔之间的最小距离仅约为8 mm，截面积较小。断
1 试验过程与结果
口呈深灰色，有高温氧化特征，断口表面存在河流花
1.1 宏观观察 样，有典型的脆性断裂特征。断裂起源于漏气平衡
中压调速汽门门杆断裂位置如图1所示。断裂 孔的孔壁，裂纹由平衡孔向两侧扩展。门杆断口宏
部位处于门杆靠近头部位置应力最为集中的两个十 观形貌如图2所示。

图 1 中压调速汽门门杆断裂位置示意
度均符合标准要求，断后伸长率、冲击吸收能量低于
标准要求，表明门杆的韧性较差。
1.4 金相检验
在断裂门杆上截取并制备试样，将试样置于光

学显微镜下观察，结果如图3所示。由图3可知：非
金属夹杂物级别为B1和D1，符合标准要求；门杆基
体的显微组织为正常回火马氏体；门杆外表面、漏气
平衡孔壁和内表面均进行了渗氮处理，按照GB/T
图 2 门杆断口宏观形貌
11354—2005《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组
1.2 化学成分分析
织检验》进行测试，测定渗氮层深度为0.21 mm；渗
在断裂门杆上截取试样，用直读光谱仪对试样
进行分析，结果如表1所示。由表1可知：门杆化学 氮层内多处位置存在裂纹，这些裂纹均起源于外表
成分中的各元素含量均符合DL T 439—2018《火力 面，且向内表面沿渗氮层扩展至门杆基体。
1.5 扫描电镜及能谱分析
发电厂高温紧固件技术导则》对2Cr12NiMo1W1V
钢的要求。 使 用 ZESS EV018 型 扫 描 电 镜 及 能 谱 仪 对
1.3 力学性能测试 2Cr12NiMo1W1V钢门杆基体组织和渗氮层进行分
在断裂门杆上取样，对试样进行拉伸试验、冲击 析，结果如图4~6所示。由图4~6可知：门杆基体
试验及硬度测试，结果如表2所示。由表2可知：断 组织为回火马氏体，组织中未见δ铁素体；渗氮层区
裂门杆的抗拉强度、屈服强度、断面收缩率及布氏硬 域氮元素质量分数可达13.89%；裂纹中间区域主要
表1 门杆的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn P S Ni Cr Mo W V Cu
实测值 0.22 0.21 0.92 0.011 0.005 0.95 12.40 0.91 1.16 0.29 0.08
标准值 0.20~0.25 ≤0.50 0.50~1.00 ≤0.025 ≤0.025 0.50~1.00 11.00~12.50 0.90~1.25 0.90~1.25 0.20~0.30 ≤0.25

表2 断裂门杆力学性能测试结果
项目 规定非比例延伸强度/MPa 抗拉强度/MPa 断后伸长率/% 断面收缩率/% 冲击吸收能量/J 硬度/HB
实测值 804 1 015 11.0 34.5 10 297
标准值 ≥760 ≥930 ≥12 ≥32 ≥11 277~331

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