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分享:1000 MW核電機(jī)組主蒸汽隔離閥基板塊螺栓裂紋分析

2022-07-08 10:32:31 

摘 要:采用宏觀分析、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能試驗(yàn)、金相分析、斷口掃描電鏡及能譜分析等方 法,對(duì)某1000MW 核電機(jī)組進(jìn)口主蒸汽隔離閥基板塊螺栓裂紋性質(zhì)進(jìn)行了分析.結(jié)果表明:螺栓 裂紋為鍛造(軋制)過程中形成的裂縫.

關(guān)鍵詞:核電;螺栓;鍛造裂縫

中圖分類號(hào):TL48;TG142.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1001G4012(2018)08G0615G03

材料為 ASTM A193Gr.B7鋼的某核電機(jī)組進(jìn) 口主蒸汽隔離閥基板塊螺栓,在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)端面存 在縱向裂紋,螺栓實(shí)測總長度為170mm,螺桿外徑 為19.0mm,螺栓頭外徑為28.5mm.螺栓服役環(huán) 境溫度約200 ℃,采用力矩扳手安裝,加載力矩為 447N??m.筆者對(duì)開裂螺栓進(jìn)行了檢驗(yàn)和分析,以查 明其裂紋產(chǎn)生原因,避免類似失效的再發(fā)生.

理化檢驗(yàn)

1.1 宏觀分析

失效螺栓宏觀形貌見圖1,可見裂紋位于螺栓 螺紋端頂面,呈彎曲走向,且沿頂面中間縱向開裂, 裂紋在螺紋端兩側(cè)表面長度分別為8.1,6.9mm. 1.2 化學(xué)成分分析 對(duì)失效 螺 栓 取 樣 進(jìn) 行 化 學(xué) 成 分 分 析,結(jié) 果 如 表1所示,可 見 各 元 素 含 量 均 符 合 ASTM A193/A193M -17 Standard Specificationfor AlloyG Steel and Stainless Steel Bolting for High TemperatureorHighPressureServiceandOther SpecialPurposeApplications對(duì) B7合金鋼螺栓成 分的規(guī)定.

1000MW 核電機(jī)組主蒸汽隔離閥基板塊螺栓裂紋分析圖1

1000MW 核電機(jī)組主蒸汽隔離閥基板塊螺栓裂紋分析表1

1.3 力學(xué)性能試驗(yàn)

在失效螺栓上制取1個(gè)拉伸試樣、1個(gè)硬度試 樣,分別進(jìn)行拉伸和硬度試驗(yàn),結(jié)果見表2.可見螺 栓材料室溫下的規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后 伸長 率、斷 面 收 縮 率 和 維 氏 硬 度 均 符 合 ASTM A193/A193M-17對(duì) B7合金鋼新螺栓的規(guī)定.


1.4 金相分析

分別在失 效 螺 栓 上 取 縱 向 和 橫 向 金 相 試 樣, 磨 制、拋光、化學(xué)侵蝕后在光學(xué)顯微鏡下觀察.由圖2可見:斷口源區(qū)附近存在少量二次裂紋,整個(gè) 裂紋面上均 存 在 一 層 全 脫 碳 層,全 脫 碳 層 的 顯 微 組織為鐵素 體;裂 紋 斷 口 頂 面 附 近 存 在 較 厚 的 氧 化物;螺栓顯微組織為回火馬氏體,且呈明顯的沿 螺栓軸向分 布 的 帶 狀 形 態(tài),表 明 螺 栓 顯 微 組 織 雖 正常,但狀態(tài)不理想;螺栓基體顯微組織與斷口附 近顯微組織無明顯差異.


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