PDF《废热锅炉 安全 阀弹 簧断裂失效 分析》

3 部位) 孔 洞形 貌,在这附近还发现一条微 小裂纹,见图6. 对腐 蚀后 的 B试 样进行金相检验.图 7是用酒精 (

1 0

0 mL ) 与硝 酸(3mL ) 混合 的浸 蚀液 ( 处理时间为

1 0 s ) 作 浸蚀 处理的金相 形貌图,图8是 用苦 味酸(10g)与二甲苯(100mL) 及酒精(10mL ) 混合的浸蚀 液(处理时间

9 O s ) 作浸蚀 处理的金相 形貌 图.图5B试 样边缘孔洞图6B试样边缘微裂纹 图7酒精硝酸浸蚀的金相图7中没 有观察到表层脱 碳,除一孔洞外也 没 有观 察 到其他 缺陷,金相 形貌 与文 献[21提供的50CrVA钢淬火一回火 状态的显微组织相似.酒 精硝 酸 浸蚀 液不 能显 示材料的晶界 形貌,而苦味酸二 甲苯 酒精 浸 蚀处 理则 主要 用 于检 验 晶界是 否有弱化.检验结 果表明,在试样B的若干视场,发现有晶界弱化 形貌,图8是 其 中的 一个 视场.造 成 晶界弱 化 的原 因是 回火 工艺不当,使材料容易产生沿 晶开裂破 坏.维普资讯 http://www.cqvip.com 石油化工设备技术2008正 图8苦味酸二 甲苯酒精浸蚀 的金相

1 .

4 材料硬度测定在试 样 B上测 定6个点的硬 度,其数值均落 在50CrVA 弹 簧钢 经淬火一回火 处理的推 荐硬度(HR C

4 5 ~5 O ) 内, 平均值 为HR C

4 9 , 因此 , 本起 案例中弹簧的硬度符合标准.

1 .

5 断 口分 析(I)清 除腐蚀 物前的断 口断口大部 分表面观 察到腐蚀物,宏观上观察 到 人 字形条纹部位的断口的二次电子像见图9.断 口上 有块状结构物,在断口的某 一部位进行能谱检 测,除检 测 出材料 本 身所含 的成分 外,Ca和P的含 量较 高,这可能是 锅 炉水 体影 响 的结 果,除此以外, 没有发现可能引起严重腐蚀的物质. (

2 )清除腐 蚀 物后 的断 口 对断口清理后的二次电子像见 图10.图

1 0 上 观察到 清晰的冰 糖块状结构 , 表明断口是 沿晶开裂 破坏.多 个视场观察到二次裂纹(见箭头6),进一 步证 实簧 丝发 生脆性 破坏.图9清除腐蚀物前 的断 口图1O清除腐蚀物后的断口1.6应力分析弹簧 圈 的最 大 应力 点 在横 截面的内侧 , 而 弹簧 圈断裂 的源点 为横 截面的外 侧,弹簧圈不是从应力 最 大点处 开始断裂的,这一现象不支持弹簧的断 裂是 因为 其工 作应 力大 于材 料 的许用 应力 引起 的.2分析和结论(I)宏 观 检查 表明,事例中的弹 簧属于脆性断裂,裂纹 源发 生在 图 I和 图 2箭 头 3部位 , 从理论上分 析,受压 缩 的弹簧 , 工作 时最 大应 力 处为 横截面的内侧 , 而本 弹簧 裂 纹源部 位 基本 属 于外侧 , 所受 的应 力是 较小 的 .裂 纹源 不是 产生 在工 作应 力最 大部 位 的这 一现象表明,本起事例破 坏的主要原因不 是强 度设 计不 足.(2)金相 检查结果表明,事例中的弹簧在B试样边 缘(A试 样裂 纹源 部 位沿 轴 向延伸 处)检查 出微 裂纹,抛光后 的表 面有较 多 的孔 洞缺 陷,表明制造 弹簧 的材 质 有缺 陷 .经 硝酸 酒精 溶液 浸蚀 的 金相 表 面没 有检 查 出表 层脱碳的损伤;

经苦味酸二甲苯酒 精溶 液 浸蚀 的金 相上 观察 到材 料某 些部 位有 晶界 弱化 形貌 , 表 明有 回火 脆 性特 征,回火脆 性现 象通 常是 由回火工 艺不 当引起 的.(3)在 能谱 检测中,断口上 没有检查到引起材料发生晶间腐蚀的物质元素. (

4 )断 口的微 观检测中,观察到清晰的冰 糖块状结 构,表明断口是 沿晶开裂破坏.多 个视场观察到二次 裂纹,特别 是 在裂 纹源附近 紧靠簧丝的圆柱 面处 也观 察到 二次 裂纹 . 根据 以上分析, 本起........