某緊固件廠出產(chǎn)的一批規(guī)范為M12X30mm、性能等級為12.9級的六角頭螺栓,資料為42CrMo鋼,制作規(guī)范為GB/T5782-2000,螺栓外表經(jīng)發(fā)黑處理,其制備技術為盤條球化退火―酸洗―磷化―皂化―冷拔―冷鐓成型螺紋加工―清洗―熱處理―水洗―氧化(發(fā)黑)―水洗―浸防銹油。該螺栓為發(fā)起機底座螺栓,在某發(fā)起機上裝置了8枚,裝置24h后發(fā)現(xiàn)有2只螺栓開裂,因為發(fā)現(xiàn)及時,盡管沒有形成發(fā)起機部件嚴峻受損,但也影響了發(fā)起機的正常工作。為了避免螺栓開裂的再次發(fā)作,作者對該螺栓的失效因素進行了剖析。
1理化查驗與成果由可見,螺栓斷口平齊,無塑性變形,斷面與軸線筆直,為脆性斷口,在斷口鄰近無顯著的腐蝕痕跡。用線切割從試樣斷口處切取一塊試樣,先用酒精清洗,然后使用超聲波清洗機在丙酮溶液中清洗20min,再經(jīng)去離子水清洗后枯燥,調查該斷口的描摹,并剖析其化學成分。以筆直于裂紋源斷面方向的旁邊面作為金相試樣的端面,機械磨拋后再用體積分數(shù)為4%的硝酸酒精溶液腐蝕,調查其顯微安排并測其硬度。
較多的細小發(fā)紋穿過晶界拓展,且有較多的撕裂棱,這是氫脆斷口的典型微觀特征,拓展區(qū)發(fā)現(xiàn)有類似于準解理開裂的河流狀把戲,其開裂機制也歸于解理開裂,見。高倍下可見瞬斷區(qū)微觀描摹為剪切韌窩,見(d)。
1.3顯微安排沿螺栓中心線縱向截取試樣,經(jīng)過熱鑲嵌法制成金相試樣。選用4XC型光學顯微鏡對顯微安排進行調查。由可見,螺栓各部分的安排完全相同,均為回火索氏體安排,為正常的平衡安排。螺栓外表有0.1mm深的滲碳層,說明該螺栓的外表硬度較高。螺紋根部有條直裂紋,裂紋沿晶開裂,不分叉。
1.4硬度選用TH300型硬度計對失效螺栓的螺紋根部、外表和心部進行硬度測驗,按GB/T3098.1―2000請求進行。螺栓外表硬度為518HV0.3,比心部硬度高約80HV0.3(心部請求硬度的規(guī)模為385435HV0.3),不符合規(guī)范請求;而螺栓的心部硬度為434HV10,盡管符合請求,可是總體水平挨近硬度上限,個別點超越硬度上限。表1為失效螺栓螺紋根部的硬度。
1.5化學成分使用直讀光譜儀對螺栓的化學成分進行剖析,由表2可見,失效螺栓的化學成分符合GB/T3077表1失效螺栓螺紋根部的硬度表2失效螺栓的化學成分(質量分數(shù))條件檢查值一1999的規(guī)則。
1.6氫含量在螺栓螺紋段距離外表03mm的區(qū)域取樣,選用H-3000型定氫儀測定氫含量。成果顯現(xiàn),失效螺栓試樣的氫含量為10mgkg1,而正常螺栓的氫含量應小于3mgkg1,這說明開裂螺栓亞表層區(qū)域的氫含量較高。
2開裂因素剖析失效螺栓的安排為回火索氏體,螺栓斷口微觀存在亮光區(qū),微觀存在“雞爪狀”描摹,螺紋根部的沿晶裂紋不分叉,這些都是氫脆的典型特征。螺栓裝置后存放時受拉應力效果,因為螺紋根部存在應力會集,這就使得此處的受力狀況愈加惡劣。
依據(jù)以上栓驗成果,依照對氫脆開裂失效的判據(jù),該12.9級高強度螺栓的失效應歸于氫脆開裂。首要,在各種不一樣的顯微安排中,對氫脆靈敏性從大到小的通常次序為馬氏體、上貝氏體(粗大貝氏體)、下貝氏體(細貝氏體)、索氏體、珠光體、奧氏體,因此螺栓的索氏體安排是氫脆靈敏安排。其次,強度大于1200MPa時,資猜中的氫含量在5kg1時即可致使氫脆;依據(jù)硬度及氫含量的測驗成果,推算其抗拉強度達到了1200MPa,亞表層氫含量為10mgkg1;正常狀況下,該螺栓的抗拉強度為1000MPa,外表硬度和心部硬度適當,因為失效螺栓可能因熱處理不妥而致使強度過高,內外硬度區(qū)別較大,從而對氫脆的靈敏性增加。
再次,螺栓遭到的工作應力首要是靜拉應力,在螺紋根部存在應力會集。終究,氫脆開裂微觀斷口外表清洗,無腐蝕產(chǎn)品,斷口平齊,有放射把戲;氫脆微觀斷口為沿晶開裂,晶粒輪廓顯著,晶界上伴有變形線(發(fā)紋線或雞爪痕),二次裂紋較少,撕裂棱或韌窩較多,這些特征在失效螺栓上都能找到。
戴樂陽,等:某油輪輔鍋爐過熱器爆管的因素過熱器管的安排卻發(fā)作了顯著的珠光體球化,并存在較多的沿晶蠕變裂紋(如所示),這表明鍋爐有長時間超壓或過熱運轉的可能。經(jīng)查詢輪機員得悉,該鍋爐有時的確存在超壓運轉的狀況,首要是因為有些港口駁油使命對比嚴峻,常常催促船員迅速工作。別的,爆管外壁有顯著的氧化,內壁有較嚴峻的結垢,這些均會加劇管壁溫度超高,使得失效管長時間超溫,終究發(fā)作安排老化乃至部分脫碳,使其耐久強度下降。別的,因為油輪鍋爐水的含油概率較大,因此其過熱器管內壁垢層簡單在部分堆聚,并且脫落的垢層也簡單互相粘結積累,致使鋼管部分流通面積變小乃至阻塞,這可能是該失效管爆口位部分過熱更為直接的因素。
另一方面,因為爆管內壁脆性垢層的熱脹大系數(shù)不一樣于管壁基體金屬的,因此在交變熱應力效果下易于開裂,繼而被蒸汽沖刷剝離。當垢層裂開后,管內熱水經(jīng)過垢層裂縫俄然接觸到高溫管壁驟然汽化,發(fā)作了部分脹大壓力。這種交變的脹大壓力致使管壁基體資料發(fā)作損壞,在基體強度已然下降的爆口位外壁誘發(fā)縱向裂紋,并逐步向內壁拓展。而結垢層剝離處的鋼管內壁簡單遭到蒸汽腐蝕誘發(fā)應力會集,繼而在垢層爆裂處的內管壁也逐步萌生出很多縱向微裂紋。在鋼管外壁和內壁縱向裂紋的長時間一起效果下,管壁有用厚度減小,當減小到必定程度后,該過熱器管就會發(fā)作長時超溫爆管事端。
3定論與主張該油輪輔鍋爐過熱器管因為長時間超溫運轉,致使鋼管基體安排珠光體球化,并發(fā)作蠕變損害,鋼管耐久強度下降,一起管內的結垢加劇了鋼管的過熱,終究致使爆管。
在油輪輔鍋爐的運轉辦理中,應該嚴格請求輪機員依照升壓曲線進行啟動升壓,禁止趕火升壓等不正常工況的呈現(xiàn);其次,要堅持定時化驗水質、投進爐水處理劑以減少結垢,還要特別加強凝水調查柜的調查,避免貨油滲漏經(jīng)回水管流到熱水井,污染鍋爐水并加劇結垢,進而下降水管的傳熱效率,形成長時間超溫。