阀杆用X6CrNiCu17—04钢棒断裂失效原因分析
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石油钻采设备用阀杆断裂失效分析_刘国永
轴剪切强度与阀杆最大扭矩的关系。 已知安全轴销最大剪切强度为 599 N / mm2 ，即
销轴剪切断裂时剪切力为：
F = τS
（ 1）
式中： F 为剪切力，N； τ 为剪切强度，N / mm2 ； S 为销
轴横截面积，mm2 ； 轴销断裂时的外加扭矩为
T = 2F·Ｒ
（ 2）
式中： T 为扭矩，N·m； F 为剪切力，N； Ｒ 为销轴处
进行了宏观、微观及化学成分分析。结果表明，阀杆的化学成分基本符合要求，阀杆断裂与其强度
不高及局部严重腐蚀有关。
关键词： 阀杆； 断裂； 腐蚀
中图分类号： TG115． 2
文献标识码： A
文章编号： 1008-1690（ 2014） 05-0077-04
Analysis on Fracture of Valve Stem of Oil Drilling Equipment
2． 1 阀杆断口（ 近起始区） 对阀杆断口起始区域进行扫描电镜分析。断口
近边缘起始区域较平细，局部呈挤压折叠的细小台 阶状形貌，高倍下可见该区域断面为变形的韧窝状 形貌，呈剪切塑性变形特征，如图 3 所示。
图 5 阀杆表面近断口区域腐蚀形貌（ SEI） Fig． 5 SEI morphology of the corroded valve stem
参考文献
［1 ］ JB / T 6842-1993，扫描电子显微镜 试验方法［S］． ［2 ］ GB / T 17359-2012，微束分析 能谱法定量分析［S］． ［3 ］ GB / T 13298-1991，金属显微组织检验方法［S］． ［4 ］ GB / T 4336-2002，碳素钢和中低碳钢 火花源原子发射光谱分
析方法（ 常规法） ［S］． ［5 ］ 孙国钧，赵社戌． 材料力学［M］． 上海： 上海交通大学出版社，2006．
核电阀门设计规范的相关探讨
核电阀门设计规范的相关探讨本文主演阐述了核电阀门设计规范的相关内容，从材料、抗震分析等方面进行分析。
标签：核电阀门;设计规范中国核电建设已经走过了20余年，先后通过自行设计开发和引进国外技术等多种方式建造了秦山一、大亚、秦山二期、岭澳一期、秦山三期和田湾等核电站。
这些核电站采用了美国、法国、俄罗斯和加拿大等国家的核电规范。
本文主要对核电阀门设计中应用的美、法、俄，三国的核电规范异同点进行比较和分析。
本文讨论的规范及版本号为美国锅炉和压力容器规范第Ⅲ卷———ASMEⅢ-2004（简称ASMEⅢ，下同）、法国压水堆核岛机械设备设计和建造规则———RCC-M2000版+2002补遗（简称RCC-M，下同）和俄罗斯核电阀门设计制造规范———OTT-87 （简称OTT-87，下同）。
1 一级设备NB-3500 规定了一级阀门的设计和应力分析规范。
当阀门口径≤NPS 4 时，可按ASME B16.34的方法进行设计。
但应注意在壳体壁厚的计算时，NB-3500 对阀体基本内径d m 的定义为临近焊端区域的阀体内径较大者，而ASME B16.34 规定的阀体基本内径为流道的最小直径，但不得小于阀体端部基本内径的90%。
此内径的定义同样应用于口径>NPS 4 的一级阀门的壳体壁厚计算中。
两种定义的区别意味着按B16.34 阀体最小壁厚的要求设计的阀门不能认为就自动符合NB-3500 要求的阀体最小壁厚。
2 二级设备和三级设备一般情况下，二级和三级设备用的阀门符合ASME B16.34 的要求，同時也能满足NC-3500 和ND-3500 的要求。
承压件的最大许用应力值按ASME BPVC-Ⅱ-D-1 表1A/表1B 的规定选取，承压螺栓的许用应力按ASME BPVC-Ⅱ-D-1的规定选取。
3 材料3.1 承压件ASMEⅢ和RCC-M规范都规定对于承压零部件，其材料应满足规范要求，只能选择规范中允许的材料，并规定了允许材料的温度压力额定值、设计应力强度值和许用应力，而对于非承压零件的材料则没有强制要求。
浅谈钢材韧性及断裂的原因分析
浅谈钢材韧性及断裂的原因分析用于各行业的钢材品种达数千种之多。
每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。
虽然断裂韧性值大大方便了每种钢的选择，然而这些参数很难适用于所有钢材。
主要原因有：第一，因为在钢的冶炼时需加入一定数量的某种或多种合金元素，成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织，从而改变了钢的原有性能；第二，因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷，特别是集中缺陷（如气孔、夹杂等）在轧制时极其敏感，并且在同一化学成分钢的不同炉次之间，甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变，从而影响钢材的质量。
由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散（严防集中缺陷）度，而不是化学成分。
所以，经热处理后韧性会发生很大变化。
要深入探究钢材性能及其断裂原因，还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。
1、铁素体-珠光体钢断裂铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。
它们通常是含碳量在0.05%～0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。
铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。
在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。
但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。
含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。
尽管珠光体颗粒很坚硬，但却能非常广泛地分散在铁素体基体上，并且围绕铁素体轻松地变形。
通常，铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。
因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。
因此，珠光体会通过升高d-1/2（d为晶粒平均直径）而间接升高拉伸屈服应力δy。
从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。
一是含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。
某电站阀门阀杆断裂原因分析
29某电站阀门阀杆断裂原因分析梁恩宝，朱 平，王淦刚(苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004)Cause Analysis for Valve Stem Fracture of Power Plant ValveLIANG Enbao, ZHU Ping, WANG Gangang(Suzhou Nuclear Power Research Institute Co., Ltd., Suzhou 215004)〔摘 要〕 为了确定某电站阀门阀杆断裂的原因，进行了现场调查、有限元模拟、化学成分检测、金相组织检测、力学性能测试和断口形貌观察，并进行了综合分析，认为机械故障是阀杆断裂的诱发原因，而阀杆材料力学性能不合格是导致其断裂的根本原因。
〔关键词〕 电站阀门；阀杆；断裂Abstract :In order to find out the cause of fracture of one valve stem of a power plant, the on-site investigation, finite element analysis, chemical composition testing, metallographic testing, mechanical testing and SEM are carried out, the comprehensive analysis is conducted and the mechanical failure is believed to induce fracture of valve stem, while the unqualifi ed material mechanical property is the root cause of fracture.Key words :power station valve; valve stem; fracture 中图分类号:TM611 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2020) 05-0029-04应”。
探究电站阀门阀杆断裂原因
第48卷第1期农业工程与装备2021年2月V ol.48 No.1 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENT Feb. 2020探究电站阀门阀杆断裂原因 王 书(江苏火电电力设备制造有限公司，江苏盐城224051)摘要：以某电站阀门阀杆断裂故障作为试验的对象，通过对造成电站阀门阀杆断裂各项因素的研究和分析，选择针对性的试验方式，发现材料承受力低、对氢元素过于敏感以及零件加工质量较差是导致电站阀门阀杆断裂的主要原因。
提出了对应的解决措施，以期为防止电站阀门阀杆断裂并确保电站设备正常稳定运行提供有效建议。
关键词：电站；阀门；阀杆断裂；解决措施中图分类号：TM62文献标志码：A 文章编号：2096–8736(2021)01–0036–04To investigate the cause of valve stem fracture in power stationsWANG Shu(Jiangsu Thermal Power Equipment Manufacturing Co., Ltd., Yancheng, Jiangsu 224051, China)【Abstract】 This paper takes the fractured fault of the valve stem of a power station as the test object. Through the collection and analysis of the factors that cause valve stem fracture of the power station, it was found that the main reasons for valve stem fracture have low material bearing capacity, which is too sensitivity to hydrogen and poor processing quality. Based on this, the corresponding solutions are formulated, which hope to provide effective suggestions for preventing the valve stem from breaking again and ensuring the normal and stable operation of the power station.【Keywords】 power station; valve; breakage; solution电站阀门阀杆出现断裂故障在一定程度上会影响电站设备正常稳定运行。
低合金钢焊接钢管的破裂与断裂行为分析
低合金钢焊接钢管的破裂与断裂行为分析钢管在各行各业中广泛应用，其中低合金钢焊接钢管因其较低成本、高强度和良好的可焊性而备受青睐。
然而，在使用中，我们经常会遇到低合金钢焊接钢管的破裂与断裂问题，这给我们的生产和使用带来了极大的困扰。
因此，对低合金钢焊接钢管的破裂与断裂行为进行深入分析，对于提高钢管的质量和可靠性非常重要。
1. 低合金钢的焊接特性低合金钢是含有一定数量的合金元素的钢材，其焊接性能与普通碳钢有所区别。
焊接时，低合金钢容易出现冷裂纹和热裂纹。
冷裂纹主要发生在焊接后的冷却过程中，而热裂纹则常发生在焊接时的高温条件下。
研究表明，低合金钢中常见的裂纹形式有岩根裂纹、比什尼克裂纹和间接裂纹等。
2. 焊接工艺对破裂与断裂行为的影响焊接工艺是影响低合金钢焊接钢管破裂与断裂行为的重要因素之一。
焊接工艺涉及到焊接电流、电压、焊接速度及焊接热循环等参数的选择。
不合理的焊接工艺参数选择容易导致焊缝区域的应力集中和组织性能的变化，从而增加了钢管的破裂与断裂风险。
3. 断裂形式与机理分析低合金钢焊接钢管的破裂与断裂形式多种多样，常见的有塑性屈服断裂、脆性断裂和中间断裂等。
其中，塑性屈服断裂通常发生在低应力条件下，具有明显的塑性变形区域，而脆性断裂则容易在高应力条件下发生，无明显的塑性变形。
中间断裂则是介于塑性屈服断裂和脆性断裂之间，其断裂面既有塑性变形区域又有脆性断裂区域。
低合金钢焊接钢管的破裂与断裂机理主要与应力、应变和微观组织演变等因素有关。
应力是导致钢管破裂与断裂的主要原因，而应变是破裂与断裂行为的表现。
同时，低合金钢的组织演变对其破裂与断裂行为也有着显著的影响。
焊接过程中，低合金钢的组织状况会发生变化，如晶界析出、晶界脆化、析出相稳定性等，从而影响其破裂与断裂行为。
4. 预防低合金钢焊接钢管破裂与断裂的措施为了预防低合金钢焊接钢管的破裂与断裂问题，我们可以采取一系列措施。
首先，对焊接工艺进行优化，合理选择焊接参数，以减少应力集中和组织的变化。
17-4PH不锈钢拉杆失效分析
形貌和金相组织观察以及力学性 能测试 ， 并与完好拉杆进行 了对 比分析。结果表 ： 不锈 钢拉 杆是在腐蚀及应力 的共同作
用 发 生 了应 力 腐 蚀 断 裂 ； 于热 处 理 不 当 ， 致 失效 拉 杆 中块 状 ６一铁 素体 的 大 量 存 在 ， 效 过 稃 中 晶 界 上 碳 化 物 的析 出 Ｆ 南 导 时
造成材料抗腐蚀能力下 降， 以及材质“ 硬脆 ” 同导致拉杆发生 断裂 。 共
［ 关键词］不锈钢 ； 拉杆 ； 口； 断 失效分析
［ 图 分 类 号 ］０ ４ ． 中 ３６ ２＋２ Ｔ ５ ２ ； Ｕ０ ［ 献 标 志 码 ］Ａ 文 ｄ ｉ １ ．９ ９ ｊｉｓ．６ ３ ２４ ２ １ ．３０ ２ ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ １７ － １ ．０ ００ ． １ ｎ ６
［ 文章编号］１７ －２ ４ ２ １ ） ３０ ８ －５ ６ ３６ １ （０ ０ ０ －１２０
Ｆａ ｌ ｒ ａ ｙ ｉ ｆ １ ＰＨ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｓｔ ｅ ｄ ｉｕ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ０ ７４ Ｓ ａ ｎｌ ｓ ｅ ｌＲｏ
ＤＯＮＧ ｉ Ｃｕ ．ＬＩ Ｌ ． ｕ Ｕ ｉｖ
第２ １ 第 ３期 ５卷 ０ ０年 ８月
失效分析与预防
Ａ ｇｓ，００ ｕｕｔ２ １
Ｖｏ． Ｎｏ ３ １ ５， ．
１ ４ Ｈ 不 锈 钢 拉 杆 失 效 分 析 ７— Ｐ
董 翠 ，刘 丽玉
（ 京航 空材 料 研 究 院 ， 京 １０ ９ ） 北 北 ０ ０ ５
［ 摘
要］某安装工程 中作为承 构件 的 １ ４ Ｈ不锈钢拉杆在使用过程 中发牛断裂 ， ７～ Ｐ 对失效拉朴进行化学成分分析 、 Ｅ 断 ｌ
１ ４ Ｈ不 锈钢 拉杆作 为某 工程结 构 的承力 ７— Ｐ 构件， 在服 役过程 中发 生 了断裂 ， 对整体 结构 的使
17—4PH不锈钢断裂原因分析
的成分 没计 。以及为满足机械性 能要求 （ 高强 度和硬度 ） 而制定的热处理 一 艺 ｒ
；
所决定 材料基体 卜 将会存在一 定量 的 ６ 铁素体相 ，并控制在一定范 围内 ，平 均 ５ ％左右 ，且沿加 方 向分布 ，这种钢 的强化 主要是依靠 板条状马 氏体 以及 弥散析 出的强化相 ，因此 ８ 铁素体相对钢 的强化不发生影ｌ 。从断 Ｖ附 近的金 Ｉ 向 Ｉ
维普资讯
１— Ｐ ４ Ｈ不锈 钢断裂原 因分析 ７
重庆钢铁研 究所 何开 文 张全新
［ 摘要】 文通过 对 １－ Ｐ 不锈 铜的化学成分 、高低倍金相 组织及硬度检 本 ７ ４Ｈ
验 ，对 其 钢 材 破 断 的原 因进 行 了分析 和 －－ 得 知 １— Ｐ 不锈 钢 材 质 由于其 ｉ￣ － ．ｅ ｌ ７ ４Ｈ 硬 度 偏 高韧 性 较 差 及 其键 槽 设 计 欠妥 是 造 成 １— Ｐ 不锈 铜 断 裂 的 主 要 原 因 ７ ４Ｈ
的弧形 ．属脆性疲劳断裂 。
图 ２ 试 样 的 断 口形 貌
３４ 金相检测 ．
我们对 ３ 试样进行 了品粒度 、 金属夹杂 、８铁素体 及基体组织 等项 目的 非
金相检测 ， 得该试样 的平均晶粒度 为 ７ ；非金属夹杂 为 Ｂ ．、Ｄ ．级 ；金 测 级 ０ ５ １ ５
相组织 为均匀 的板 条状 回火马 氏体 ＋弥散 析 出的强 化相 ＋均匀 分布 的 ８铁 索 体 ，用定量金相测 出 ８ 铁索体的平均含量约为 ５ ％ ，如 ３ ４ ． ５ 、 。
相组织观察未发现 网络状 ５ ，且其数量仪 占 ５ 相 ％左右 ，显然 ， ６相不是 材料
断裂的直接原 因。 ．
从断 口观察来看 ，断 面与轴线基本垂直 ，且较 为平褴 ．它是钢材在无 明
；
所决定 材料基体 卜 将会存在一 定量 的 ６ 铁素体相 ，并控制在一定范 围内 ，平 均 ５ ％左右 ，且沿加 方 向分布 ，这种钢 的强化 主要是依靠 板条状马 氏体 以及 弥散析 出的强化相 ，因此 ８ 铁素体相对钢 的强化不发生影ｌ 。从断 Ｖ附 近的金 Ｉ 向 Ｉ
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１— Ｐ ４ Ｈ不锈 钢断裂原 因分析 ７
重庆钢铁研 究所 何开 文 张全新
［ 摘要】 文通过 对 １－ Ｐ 不锈 铜的化学成分 、高低倍金相 组织及硬度检 本 ７ ４Ｈ
验 ，对 其 钢 材 破 断 的原 因进 行 了分析 和 －－ 得 知 １— Ｐ 不锈 钢 材 质 由于其 ｉ￣ － ．ｅ ｌ ７ ４Ｈ 硬 度 偏 高韧 性 较 差 及 其键 槽 设 计 欠妥 是 造 成 １— Ｐ 不锈 铜 断 裂 的 主 要 原 因 ７ ４Ｈ
的弧形 ．属脆性疲劳断裂 。
图 ２ 试 样 的 断 口形 貌
３４ 金相检测 ．
我们对 ３ 试样进行 了品粒度 、 金属夹杂 、８铁素体 及基体组织 等项 目的 非
金相检测 ， 得该试样 的平均晶粒度 为 ７ ；非金属夹杂 为 Ｂ ．、Ｄ ．级 ；金 测 级 ０ ５ １ ５
相组织 为均匀 的板 条状 回火马 氏体 ＋弥散 析 出的强 化相 ＋均匀 分布 的 ８铁 索 体 ，用定量金相测 出 ８ 铁索体的平均含量约为 ５ ％ ，如 ３ ４ ． ５ 、 。
相组织观察未发现 网络状 ５ ，且其数量仪 占 ５ 相 ％左右 ，显然 ， ６相不是 材料
断裂的直接原 因。 ．
从断 口观察来看 ，断 面与轴线基本垂直 ，且较 为平褴 ．它是钢材在无 明
紧固件断裂失效类型及原因分析
紧固件断裂失效类型及原因分析前言机器或钢结构件是由许多个零件和部件组成，这些零件和部件绝大部分是通过螺纹紧固件连接在一起的。
一旦紧固失效将造成机器失灵，严重者甚至出现人员伤亡事故。
由于紧固失效的常见性和潜在的严重性，所以我们应认真仔细地分析并找出紧固失效的原因，采取纠正措施，以杜绝紧固失效的发生。
紧固失效有两种，一种是螺栓断裂，被紧固零件瞬间分离，这种失效往往会造成严重的后果；还有一种是螺纹副松动和螺栓或螺母滑牙，被紧固零件出现一定范围的相互位移，造成机器部分功能失常。
人们发现，及时采取措施可以避免事故的发生。
如因未发现任其继续发展，螺栓和螺母终将分离，同样会引发重大安全事故。
紧固失效后直观现象是螺栓断裂或螺母与螺栓分离，因此人们一般认为螺栓断裂是螺栓质量有问题，螺母松动是螺母质量不好。
大家往往忽略了设计和安装中的问题。
一、剪切断裂剪切断裂出现在螺栓只受预紧力的连接中（见图1）。
剪切断口出现在螺栓杆部，位于两个被紧固零件的结合面处（见图1），断口有小面积的平整光亮剪切面。
出现剪切断裂有下列原因：图1 图21、设计原因⑴被紧固零件的结合面间摩擦系数太小或螺栓规格不够大造成预紧力F＇不够，即：fF＇＜F ( f-结合面间的摩擦系数 )此时结合面间摩擦力小于横向工作载荷F，被紧固零件出现相对滑移，螺栓承受孔壁的挤压，当挤压力足够大时螺栓被剪切断。
在运动部件上因冲击力更大，所以出现的可能性也更大。
为了避免这种现象的发生，在设计上可以采用减载件和台阶来承受横向载荷，使螺栓仅起纯连接作用（见图2）。
⑵在振动工作环境下工作零件的紧固，未采用具有防松功能的紧固件。
在工作一段时间后，紧固件螺纹副出现松动，螺栓夹紧力（预紧力F＇）下降，此时也将发生上述同样的结果。
为了避免因松动而造成紧固失效，设计时应采用具有防松功能的紧固件，如美国施必牢防松螺母、有效力矩螺母。
2、装配原因装配时预紧扭矩过小，造成预紧力不够，即F＇小，出现上述同样的结果。
钢结构焊接接头断裂破坏的影响因素及控制措施
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１ ６ ０ 的影 响因素及控制措施
林宏蕾 （ 大庆市四方 圆建筑工程有 限公 司， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ７ １ １ ） 摘 要： 钢结构是现代化建筑工程 中常见的一种结构体 系。焊接是 钢结构安 装与制作过程 中的关键环节 ， 如果在 焊接 过程 中出现断 裂破坏 ， 那么就会给钢结构 的应 用带来严重的影 响， 不利 于钢结构子啊建筑工程 中的应用。因此在 实际工作 中， 我们 必须要对钢结构焊接 接头断裂破 坏的影响 因素进行全面分析 ， 然后提 出相应的控制措施 ， 以确保钢 结构的质量 ， 达到理想的应用效果 。 关键词 ： 钢结构 ； 焊接接头 ； 断裂破坏 ； 影响 因素 ； 控制措施 钢结构因具有 自重小 、 刚度大、 强度高、 稳定性好 、 抗震能力好等优 热输人会使焊缝热影响区晶粒粗大和脆化，过小的焊接热输入又易造 点， 受到了业界人士的广泛关注 ， 并将其应用在建筑工程 、 桥梁工程 、 电 成淬硬组织 ， 二者均降低焊接接头的韧性．增加脆断的可能性。 子工程等领域当中。 在实际应用过程中 ， 钢结构需要在生产厂进行加工 ３ 焊接 结构 断裂 的控制措 施 与制作 ， 焊接是钢结构制作过程中的关键环节 ， 其质量对于钢结构的强 焊接结构的断裂包括裂纹的萌生 、 稳态扩展和失稳断裂过程 ， 控制 度与可靠性都有非常大的影响。 但是我们也需要清楚的知道 ， 钢结构在 焊接结构的裂纹的基本方法与此相对应 ，即控制裂纹的起裂和裂纹的 焊接过程中，往往会由于各种因素的影响导致焊接接头出现断裂破坏 扩展。焊接结构的断裂破坏受设计、 选材 、 制造工艺、 使用环境等多方面 的现象 ， 甚至会出现安全事故。这就需要我们对其加以认识 ， 采取有效 的因素影响 ， 其断裂控制措施主要从材料选择 、 结构设计和制造工艺三 的控制措施 ， 避免各种事故的发生。 方 面考 虑 。 １断裂 的概述 ３ ． １ 材料选择。 选择具有足够韧 ｆ 生 的母材金属和焊缝金属 ， 以提高抗 在钢结构焊接过程中，断裂指的是由技术人员在对其施加外力作 开 裂能力 和止 裂能力 。 对 于 以胞 Ｉ ！ 主 断裂为 主要 失效形 式 的焊接结 构 ， 断 用的影响下导致材料出现分离 的现象， 导致钢材料失效 。 根据钢结构断 裂韧度与屈服强度的比值是选择材料的主要依据。 裂的实际情况分析 ， 其主要分为以下两种 ： 选材时要综合考虑材料的屈服强度 、 断裂韧性 、 焊接性 、 厚度以及 １ ． １ 脆 陛断裂。 即是技术人员在对钢结构进行焊接过程中并没有产 造价成本等方面因素。 如果选用强度高胞 『 生 大的材料 ， 则在焊接工艺上 后热和热处理等措施 ， 来解决断裂问题。 生或产生过小的塑性变形 ， 其所吸收的能量相对较少 ， 因此导致其在加 增加预热、 工过程 中出现胞 ｆ 生 断裂。 ３ ． ２ 结构设计。 钢制焊接结构设计要遵循“ 防止裂纹产生准则” 和“ 止 １ ． １ ． １ 胞ｆ 生 断裂的过程： 在对钢材料进行焊接的过程中， 接头处由于 裂准则” ， 在设计时应注意以下几方面问题： ３ ２ ． １ 结构和接头部位要尽量减少应力集中；避免构件截面尺寸突 集中着较大的应力 ， 致使其表面存在着裂纹 ， 而这些裂纹若长期处于低 工作应力的影响 ， 那么就会不断扩展 ， 最终导致材料出现断裂的现象。 变； 构件相交处须圆滑过渡设计。 １ ． １ ． ２ 脆 陛断裂的特点 ： （ １ ） 脆性断裂的表面相对比较平滑， 且裂纹 ３ ． ２ ． ２ 在满足结构使用条件下， 尽量减小结构 的刚度 ， 以降低对应力 的形状呈人字状或放射状； （ ２ ） 产生胞 Ｉ 生断裂的原因是其焊接的应力超 集中的敏感性和附加应力的影响； 尽量不使用过厚截面； 可通过开工艺 过了材料本身的强度 ； （ ３ ） 膪 断裂的发生对温度要求较低 ， 往往在低 槽或缓和槽来降低结构刚度。 ３ ． ２ ＿ ３ 设 计焊缝位置时要考虑到焊接和检验的可达性 ，以保证焊接 温英下下 ， 脆性断裂更易发生； （ ４ ） 无规律可言 。 １ ． ２廷陛断裂。 这种类型的断裂也就是在材料断裂之前产生了较大 质量 。 的塑 性变 形情况 。 ３ ． ２ ． ４ 焊缝布置要避免交叉或密集，以防止产生过大的残余应力和 １ ． ２ ． １ 延性断裂的过程 ： 钢材料在焊接过程中， 受到外界荷载作用的 多轴 应力 。 影响， 材料必然会产生弹性变形 ， 当外界荷载作用不断加大 ， 那么材料 ３ ． ２ ． ５ 对于附件或次要焊缝应和主要承力焊缝同等对待 ， 不可轻视。 的屈服强度也就相对减弱 ， 最终导致材料产生塑性变形应力。当我们再 ３ ． ３制造工艺。 除控制选材和结构设 汁外 ， 钢结构 的焊接制造过程也 加大这一荷载作用， 那么材料的变形量也就更大 ， 最终因材料的屈服强 要符合断裂控制原则 ， 应注意以下几方面 ： 度不足而出现裂纹 。此后 ， 这些裂纹会不断发展 ， 最终导致材料出现断 ３ － ３ ． １ 合理选择焊接方法 、 焊接材料和焊接工艺参数。编制焊接工艺 裂 现象 。 规程之前 ， 必须进行焊接工艺评定 ， 以确保焊接质量。 ３ ． ３ ． ２ 严 格管理 生产 。 按 照 工艺规 程进行 生产 ， 加 强质 量管 理和 工艺 １ ． ２ ． ２廷陛断裂的特征 ： （ １ ） 裂纹产生后呈纤维状 ， 色泽灰暗 ； （ ２ ） 产 生延性断裂的原 因是由于材料的屈服强度承载不了结构在加工过程中 纪律检查 ， 完善检验制度 ， 避免不必要的返修。 产生的工作应力； （ ３ ） 这种断裂现象具有一定的规律性。 ３ ． ３ ． ３ 充分考虑焊接区局部材料 Ｊ 生能的劣化及残余应力 ，必要时可 ２造 成钢 结构在 焊接 过程 中产 生断裂 的原 因 采用热处理 ； 对于断裂关键件 ， 应通过试验评定．决定是否需要焊后热 ２ ． １ 材料的本身特 ｌ 生。 技术人员对钢结构进行焊接的主要 目的是为 处 理 。 了将其变成一个整体 ， 从而提高强度与刚度。但是也正因为如此 ， 在实 ３ ． ３ ． ４采取有效的措施防止影响结构使用性能的焊接变形 ，控制焊 际工作中会产生较大的应力 ， 导致整个结构的抗断裂能力明显降低。 当 接变形的同时注意减少对结榭 陛能的损害。 钢结构表面出现裂纹之后 ， 应力会对其继续作用 ， 最终不断扩展而导致 ３ ． ３ － ５ 妥善保管放置构件或产品 ， 避免造成附加应力 、 温度应力等。 结构出现断裂现象 。 结 束语 ２ ． ２ 焊接时的残余应力 。在对钢结构进行焊接的过程中， 往往会对 随着焊接钢结构在国民经济中各行业的广泛应用 ．对其结构的完 局部进行加热与冷却 ， 这种现象极容易导致焊接接头上具有残余应力 ， 整胜、 可靠性 、 安全陛提出了更高的要求 。 尽管随焊接技术的发展 ， 特别 当这种应力与工作产生的应力相互作用 ，这就导致结构在实际工作中 是材料科学的发展 ， 焊接结构发生脆断破坏的事故 日 益减少 ， 但仍为杜 出现 断裂现 象 。 绝。因此， 工程技术人员必须掌握控制焊接接头断裂破坏的措施 ， 以确 ２ ． ３ 焊接缺陷。 一般来说 ， 在对钢结构进行焊接的过程中， 往往受到 保钢结构的使用安全。 各种因素的影响 ， 导致其 出现气孔 、 夹渣 、 裂纹等各种现象 ， 这些不良现 参 考文献 象若不引起工作人员 的高度重视 ， 那么必然会产生较大的应力 ， 最终导 【 １ ］ 郝 继 升． 焊接 工 艺 中焊接 缺 陷对结 构 强度 的影 响叩． 黑 龙 江科技 信 息 ， 致结构出现断裂现象。 ２ ０ ０ ８ ０ ￣． ２ ４焊接接头化学成分与金相组织的影响。 ｃ ， Ｎ， ０ ， Ｈ， Ｓ ， Ｐ等元素会 Ｉ ２ １ 尚 盈 宇． 提 高 焊接接 头疲 劳 强度 途 径 的探 讨 叽 商 丘职 业技 术 学 院 学 增加钢的脆胜， 如果焊接过程 中使这些元素含量增加 ， 则结构发生脆断 报 ． ２ ０ ０ ６ （ ５ ） ． 可能性增大。 ［ ３ ］ 黄建． 钢 结构 工程 焊接 技 术 重 点 、 难 点及 控 制措 施 Ｉ Ｊ Ｉ ． 露 天 采矿 技 术 ， 焊缝及近缝区的金相组织对接头的脆断有较大影响。过大的焊接 ２ ０ １ ０ （ １ １ ．
１ ６ ０ 的影 响因素及控制措施
林宏蕾 （ 大庆市四方 圆建筑工程有 限公 司， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ７ １ １ ） 摘 要： 钢结构是现代化建筑工程 中常见的一种结构体 系。焊接是 钢结构安 装与制作过程 中的关键环节 ， 如果在 焊接 过程 中出现断 裂破坏 ， 那么就会给钢结构 的应 用带来严重的影 响， 不利 于钢结构子啊建筑工程 中的应用。因此在 实际工作 中， 我们 必须要对钢结构焊接 接头断裂破 坏的影响 因素进行全面分析 ， 然后提 出相应的控制措施 ， 以确保钢 结构的质量 ， 达到理想的应用效果 。 关键词 ： 钢结构 ； 焊接接头 ； 断裂破坏 ； 影响 因素 ； 控制措施 钢结构因具有 自重小 、 刚度大、 强度高、 稳定性好 、 抗震能力好等优 热输人会使焊缝热影响区晶粒粗大和脆化，过小的焊接热输入又易造 点， 受到了业界人士的广泛关注 ， 并将其应用在建筑工程 、 桥梁工程 、 电 成淬硬组织 ， 二者均降低焊接接头的韧性．增加脆断的可能性。 子工程等领域当中。 在实际应用过程中 ， 钢结构需要在生产厂进行加工 ３ 焊接 结构 断裂 的控制措 施 与制作 ， 焊接是钢结构制作过程中的关键环节 ， 其质量对于钢结构的强 焊接结构的断裂包括裂纹的萌生 、 稳态扩展和失稳断裂过程 ， 控制 度与可靠性都有非常大的影响。 但是我们也需要清楚的知道 ， 钢结构在 焊接结构的裂纹的基本方法与此相对应 ，即控制裂纹的起裂和裂纹的 焊接过程中，往往会由于各种因素的影响导致焊接接头出现断裂破坏 扩展。焊接结构的断裂破坏受设计、 选材 、 制造工艺、 使用环境等多方面 的现象 ， 甚至会出现安全事故。这就需要我们对其加以认识 ， 采取有效 的因素影响 ， 其断裂控制措施主要从材料选择 、 结构设计和制造工艺三 的控制措施 ， 避免各种事故的发生。 方 面考 虑 。 １断裂 的概述 ３ ． １ 材料选择。 选择具有足够韧 ｆ 生 的母材金属和焊缝金属 ， 以提高抗 在钢结构焊接过程中，断裂指的是由技术人员在对其施加外力作 开 裂能力 和止 裂能力 。 对 于 以胞 Ｉ ！ 主 断裂为 主要 失效形 式 的焊接结 构 ， 断 用的影响下导致材料出现分离 的现象， 导致钢材料失效 。 根据钢结构断 裂韧度与屈服强度的比值是选择材料的主要依据。 裂的实际情况分析 ， 其主要分为以下两种 ： 选材时要综合考虑材料的屈服强度 、 断裂韧性 、 焊接性 、 厚度以及 １ ． １ 脆 陛断裂。 即是技术人员在对钢结构进行焊接过程中并没有产 造价成本等方面因素。 如果选用强度高胞 『 生 大的材料 ， 则在焊接工艺上 后热和热处理等措施 ， 来解决断裂问题。 生或产生过小的塑性变形 ， 其所吸收的能量相对较少 ， 因此导致其在加 增加预热、 工过程 中出现胞 ｆ 生 断裂。 ３ ． ２ 结构设计。 钢制焊接结构设计要遵循“ 防止裂纹产生准则” 和“ 止 １ ． １ ． １ 胞ｆ 生 断裂的过程： 在对钢材料进行焊接的过程中， 接头处由于 裂准则” ， 在设计时应注意以下几方面问题： ３ ２ ． １ 结构和接头部位要尽量减少应力集中；避免构件截面尺寸突 集中着较大的应力 ， 致使其表面存在着裂纹 ， 而这些裂纹若长期处于低 工作应力的影响 ， 那么就会不断扩展 ， 最终导致材料出现断裂的现象。 变； 构件相交处须圆滑过渡设计。 １ ． １ ． ２ 脆 陛断裂的特点 ： （ １ ） 脆性断裂的表面相对比较平滑， 且裂纹 ３ ． ２ ． ２ 在满足结构使用条件下， 尽量减小结构 的刚度 ， 以降低对应力 的形状呈人字状或放射状； （ ２ ） 产生胞 Ｉ 生断裂的原因是其焊接的应力超 集中的敏感性和附加应力的影响； 尽量不使用过厚截面； 可通过开工艺 过了材料本身的强度 ； （ ３ ） 膪 断裂的发生对温度要求较低 ， 往往在低 槽或缓和槽来降低结构刚度。 ３ ． ２ ＿ ３ 设 计焊缝位置时要考虑到焊接和检验的可达性 ，以保证焊接 温英下下 ， 脆性断裂更易发生； （ ４ ） 无规律可言 。 １ ． ２廷陛断裂。 这种类型的断裂也就是在材料断裂之前产生了较大 质量 。 的塑 性变 形情况 。 ３ ． ２ ． ４ 焊缝布置要避免交叉或密集，以防止产生过大的残余应力和 １ ． ２ ． １ 延性断裂的过程 ： 钢材料在焊接过程中， 受到外界荷载作用的 多轴 应力 。 影响， 材料必然会产生弹性变形 ， 当外界荷载作用不断加大 ， 那么材料 ３ ． ２ ． ５ 对于附件或次要焊缝应和主要承力焊缝同等对待 ， 不可轻视。 的屈服强度也就相对减弱 ， 最终导致材料产生塑性变形应力。当我们再 ３ ． ３制造工艺。 除控制选材和结构设 汁外 ， 钢结构 的焊接制造过程也 加大这一荷载作用， 那么材料的变形量也就更大 ， 最终因材料的屈服强 要符合断裂控制原则 ， 应注意以下几方面 ： 度不足而出现裂纹 。此后 ， 这些裂纹会不断发展 ， 最终导致材料出现断 ３ － ３ ． １ 合理选择焊接方法 、 焊接材料和焊接工艺参数。编制焊接工艺 裂 现象 。 规程之前 ， 必须进行焊接工艺评定 ， 以确保焊接质量。 ３ ． ３ ． ２ 严 格管理 生产 。 按 照 工艺规 程进行 生产 ， 加 强质 量管 理和 工艺 １ ． ２ ． ２廷陛断裂的特征 ： （ １ ） 裂纹产生后呈纤维状 ， 色泽灰暗 ； （ ２ ） 产 生延性断裂的原 因是由于材料的屈服强度承载不了结构在加工过程中 纪律检查 ， 完善检验制度 ， 避免不必要的返修。 产生的工作应力； （ ３ ） 这种断裂现象具有一定的规律性。 ３ ． ３ ． ３ 充分考虑焊接区局部材料 Ｊ 生能的劣化及残余应力 ，必要时可 ２造 成钢 结构在 焊接 过程 中产 生断裂 的原 因 采用热处理 ； 对于断裂关键件 ， 应通过试验评定．决定是否需要焊后热 ２ ． １ 材料的本身特 ｌ 生。 技术人员对钢结构进行焊接的主要 目的是为 处 理 。 了将其变成一个整体 ， 从而提高强度与刚度。但是也正因为如此 ， 在实 ３ ． ３ ． ４采取有效的措施防止影响结构使用性能的焊接变形 ，控制焊 际工作中会产生较大的应力 ， 导致整个结构的抗断裂能力明显降低。 当 接变形的同时注意减少对结榭 陛能的损害。 钢结构表面出现裂纹之后 ， 应力会对其继续作用 ， 最终不断扩展而导致 ３ ． ３ － ５ 妥善保管放置构件或产品 ， 避免造成附加应力 、 温度应力等。 结构出现断裂现象 。 结 束语 ２ ． ２ 焊接时的残余应力 。在对钢结构进行焊接的过程中， 往往会对 随着焊接钢结构在国民经济中各行业的广泛应用 ．对其结构的完 局部进行加热与冷却 ， 这种现象极容易导致焊接接头上具有残余应力 ， 整胜、 可靠性 、 安全陛提出了更高的要求 。 尽管随焊接技术的发展 ， 特别 当这种应力与工作产生的应力相互作用 ，这就导致结构在实际工作中 是材料科学的发展 ， 焊接结构发生脆断破坏的事故 日 益减少 ， 但仍为杜 出现 断裂现 象 。 绝。因此， 工程技术人员必须掌握控制焊接接头断裂破坏的措施 ， 以确 ２ ． ３ 焊接缺陷。 一般来说 ， 在对钢结构进行焊接的过程中， 往往受到 保钢结构的使用安全。 各种因素的影响 ， 导致其 出现气孔 、 夹渣 、 裂纹等各种现象 ， 这些不良现 参 考文献 象若不引起工作人员 的高度重视 ， 那么必然会产生较大的应力 ， 最终导 【 １ ］ 郝 继 升． 焊接 工 艺 中焊接 缺 陷对结 构 强度 的影 响叩． 黑 龙 江科技 信 息 ， 致结构出现断裂现象。 ２ ０ ０ ８ ０ ￣． ２ ４焊接接头化学成分与金相组织的影响。 ｃ ， Ｎ， ０ ， Ｈ， Ｓ ， Ｐ等元素会 Ｉ ２ １ 尚 盈 宇． 提 高 焊接接 头疲 劳 强度 途 径 的探 讨 叽 商 丘职 业技 术 学 院 学 增加钢的脆胜， 如果焊接过程 中使这些元素含量增加 ， 则结构发生脆断 报 ． ２ ０ ０ ６ （ ５ ） ． 可能性增大。 ［ ３ ］ 黄建． 钢 结构 工程 焊接 技 术 重 点 、 难 点及 控 制措 施 Ｉ Ｊ Ｉ ． 露 天 采矿 技 术 ， 焊缝及近缝区的金相组织对接头的脆断有较大影响。过大的焊接 ２ ０ １ ０ （ １ １ ．
球罐阀门奥氏体不锈钢螺栓断裂原因分析与解决对策
球罐阀门奥氏体不锈钢螺栓断裂原因分析与解决对策作者：房俊义郑召斌来源：《科学与财富》2016年第30期摘要：某集输站球罐阀门法兰连接用奥氏体不锈钢螺栓，螺栓开裂或断裂的位置都发生在螺栓中部光滑的园柱部位。
断裂或开裂螺栓没有发生明显的塑性变形，断口中的不同部位不在同一截面上，构成台阶状断口，断口上覆盖着黄褐色的腐蚀产物。
如何防止类似螺栓的断裂？为此进行分析。
根据以上宏观观察、微观分析及系统讨论，可得出结论：（1）球罐阀门奥氏体连接螺栓材质不符合国标，为不锈钢废料经中频混炼所得材料。
（2）连接螺栓断裂属于应力腐蚀断裂。
根据以上结论，提出以下建议，供厂家参考：（1）选择成分合格的低碳不锈钢螺栓材料，如选用奥氏体不锈钢作为螺栓材料须经充分固溶处理。
（2）在制造螺栓中部光滑部分时也采用碾压成型的加工工艺。
关键词：球罐阀门：奥氏体不锈钢；螺栓开裂；原因；措施某集输站球罐阀门法兰连接用不锈钢螺栓，其结构示意图见图1，其它球罐也多采用相同的不锈钢螺栓连接。
因为这些连结件多在大气中使用，没有保温保护，从选材上来看选用不锈钢作为螺栓材料是可行的。
该组螺栓共经使用一年左右发现5只断裂，一只开裂，另外一只探伤发现有裂纹。
其他相似的储运罐也采用同类不锈钢螺栓，但不锈钢类型不明。
该不锈钢螺栓两头有37.5mm长的M16螺纹，中间为15mm长的光滑圆柱。
对奥氏体不锈钢螺栓开裂原因进行分析和讨论，提出防止螺栓断裂措施。
1宏观分析1.1螺栓的几何尺寸测定。
失效螺栓两头为M16的螺纹，长度为37.5mm，中间有15mm 长的光滑圆柱，其中齿顶的面积为25.00mm2；齿根的面积为21.71mm2；中间圆柱处面积为23.09mm2。
从所标出的螺栓变截面处面积来看，螺栓齿根部分的面积最小，受力最大，工作应力比螺栓中部高约6%。
1.2螺栓的化学成分测定。
对螺栓的化学成分分析结果为（%）0.20C、0.80Mn、0.70Si、0.015S、0.024P、17.10Cr、8.20Ni、0.18Ti，故该螺栓既不属于1Cr18Ni9，也不属于1Crl8Ni9Ti。
连杆锻造裂纹的原因分析及纠正措施
连杆锻造裂纹的原因分析及纠正措施连杆是柴油机中重要的传动部件，由于受力复杂，要求具有良好的结构刚度和疲劳强度，以保证传动机构的可靠性。
柴油机连杆由于其重要性对原材料、锻压工艺及热处理要求都极为严格。
我公司开发的某型连杆在试制过程中，有三根连杆产生了表面裂纹。
本文通过宏观检验、金相分析、化学成分和硬度梯度分析，对裂纹产生的原因进行逐一排查，以避免类似的裂纹重复产生。
宏观检验三根连杆裂纹均产生于靠近大头端的分模面上。
裂纹的宏观形态为裂纹刚直，有次生裂纹产生，整体呈纵向分布。
裂纹整体与纤维流线重合，尾部较尖细。
根据连杆的剖切面，裂纹深度约10mm，属于裂纹的扩展造成。
金相分析在距加工区边缘约8mm处取样，见图1。
加工区一侧裂纹完整，与表面呈一定角度，深度约10mm，与锻造变形流线一致；而另一侧裂纹仅在次表层残留一小段，为裂纹的纵向尾部，见图2。
图1 裂纹分布形态图2 裂纹形态在未加工处制样后抛光状态观察，该处裂纹未贯穿连杆表面，距表面约0.2mm，见图3。
裂纹前端与表面呈大角度夹角，裂纹刚直，曲折分布，尾部较尖细，图3中残留裂纹尾部尖细，见图4。
腐蚀后观察，裂纹前端与连杆锻造纤维流线重合，未贯穿到连杆表面，见图5。
裂纹两侧无脱碳现象，前端较平直，中间部分有明显的曲折，尾部较尖细，两侧有较多氧化物，见图6。
残留裂纹的分布与连杆的带状组织一致，无脱碳现象，两头较尖细，见图7。
连杆基体组织为回火索氏体，而表层组织为细小均匀回火索氏体，见图8。
图3 裂纹靠表面处形态图4 裂纹尾部形态图5 裂纹靠表面处形态（腐蚀）图6 裂纹形态及组织图7 残留裂纹附近组织形态图8 连杆基体及表层组织由理化分析可知，连杆次表层组织基本为细针状马氏体回火组织，基体为板条状马氏体回火组织。
由于连杆表面有裂纹区域大部分已加工，取样位置位于裂纹的尾部，该处裂纹未贯穿表面，前端与纤维流线重合。
裂纹中部曲折，尾部较尖细，为典型的应力裂纹形态。
截止阀阀杆断裂失效研究
截止阀阀杆断裂失效研究摘要:我国社会经济呈现出高速发展态势，促进和带动多个行业加快发展的脚步，其中化工行业最具代表性。
化工行业在发展过程当中，其内部的设备需要有抗高温、抗腐蚀等能力。
因此，本篇文章主要对截止阀阀杆断裂失效问题进行仔细的分析，之后提出问题改进的方法，希望能够在进一步提高设备可靠性、延长设备使用时间等多个方面起到一些帮助。
关键词:截止阀；阀杆；断裂；失效；现代工业发展过程当中，截止阀扮演的主要”角色“，与此同时，也是最受关注、使用最为广泛的阀门类型。
众所周知，衍生出来的产品有很多，例如：调节阀、节流型、截断型等多各种类的阀门。
但不可否认的是，如果阀门发生出现了问题，那么很有可能会对工业企业产生较为严重的影响，甚至企业无法再安全运行。
基于此，专业工作人员需要针对截止阀阀杆断裂失效问题进行仔细的研究。
1、概况在某核火电厂当中，发现SEC泵启动运行之后，不间断排气管在泵运行的过程当中，出现无水问题，原本不间断排气管是正常运行状态。
不间断排气管线上面的截止阀，经过工作人员的观察之后发现，指示开关块已经超过规定范围，之所以会发生这样的问题，专业工作人员针对阀门进行认真的分析，又进行拆解，最终发现截止阀阀杆出现断裂问题，阀芯已经掉落，所以SEC泵不间断排气管线已经被堵塞，无法正常、有序运行和工作。
在日常工作当中，阀门呈现出开启状态，只是在检修的过程当中，将其进行关闭。
因为内部是海水，所以工作人员以主动、积极的态度去寻找引发问题的主要原因，从而避免此类问题再次发生，有效延长阀门具体的使用时间，站在的多个角度、多个层次，分析多方面的问题。
众所周知，截止阀在化工生产过程当中是非常重要的”角色“，而且截止阀现如今已经得到了广泛的应用。
当工作人员参与到截止阀维修工作当中去之后，会发现这样的问题，即：会遇到较多的困难。
因为阀门密封面维修与其他位置相比较，非常复杂，而且对于质量也提出了较高的要求。
另外，截止阀最容易出现的问题就是泄露问题。
J4(CrMnN)系热轧不锈钢焊管开裂原因分析及解决措施
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｗ ｅ ｌ ｄ ｅ ｄ ｐ ｉ ｐ ｅ；ｃ ｒ ａ ｃ ｋ；ｃ ａ ｒ ｂ ｉ ｄ ｅ ；ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ
某公 司生 产 的规格 为 ７ ． ５ ｍｍ×１ ５ ２ ０ ｍ ｍ 的
表１ Ｊ ４ （ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｎ） 系焊管化学成分
Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０１ ４
Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｈ Ｅ Ａ Ｖ Ｙ Ｅ Ｑ Ｕ Ｉ Ｐ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ
《 中国重 型装备 》
Ｊ ４ （ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｎ） 系热 轧不 锈 钢 焊 管 开 裂 原 因 分 析 及 解 决 措 施
张 爽
（ 山东泰山钢铁集 团有 限公 司 ， 山东 ２ ７ １ １ ０ ０ ） 摘要 ： 针对 Ｊ ４ （ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｎ） 系列热轧黑皮卷在卷管过程 中出现 的开裂 现象 ， 对 开裂样 品进 行 了宏观分 析 、 金相
组织分析和热处理试验 。分析结果表明 ， 焊 管开裂 的主要原 因是材料未 经过 固溶处理 ， 沿晶界析 出大量 的碳 化
物， 致 使材 料的塑性 降低 ， 在卷管的残余应力作用下 出现 了沿晶界开裂 。并提出了相应的解决措施。
关键词 ： 焊管； 开裂 ； 碳化物 ； 热处理
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ１ １ ５ ； Ｔ Ｇ １ ５ ６ ． ９ ４ 文献标志码 ： Ｂ
Ｚｈａ ｎｇ Ｓｈ ｕａ ｎｇ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｒ ｅ ｇ ａ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍ ｅ ｎ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｐ ｉ ｐ ｅ ｃ ｏ ｉ ｌ ｏ ｆ Ｊ ４ ｓ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ （ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｎ） ｈ ｏ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ ｂ ｌ ａ ｃ ｋ ｃ ｏ ｉ ｌ ，
中耐研磨：棒磨机钢棒断棒的几个可能原因
中耐研磨：棒磨机钢棒断棒的几个可能原因
棒磨机用户在钢棒产生断裂时，可以从以
下几方面找一下原因（仅供参考）：
1、钢棒自身强度和硬度不达标导致断裂；
2、磨机内硫磷含量过高对钢棒的腐蚀；
3、钢棒磨损过细且抽棒不及时；
4、钢棒材质不符合要求；
5、装棒量偏少或进料偏多造成钢棒磨损严重而导致强度受损；
6、钢棒弯曲后断裂；
7、原料粒径过大；
8、磨机中断棒数量太多；
9、磨机维护次数太少废棒未抽出导致缠棒、绕棒。
10、钢棒排列（如钢棒过短）导致断裂；
11、磨机内件（如衬板）脱落；
12、原料中有铁块或其他坚硬异物；
13、磨机启停时操作不规范。
阀杆用X6CrNiCu17-04钢棒断裂失效原因分析
Science &Technology Vision科技视界0引言某核电机组阀门中的阀杆在安装调试过程中,使用同一批材料的4台阀门中的直径为φ150mm 的X6CrNiCu17-04阀杆均发生了断裂,如图1所示。
图1阀杆断裂宏观形貌图阀杆用棒材为按RCC -M (2000版+2002补遗)[1]M5110生产制造的X6CrNiCu17-04,化学成分如表1所示;可以看出实测化学成分满足标准规定值。
根据M5110的规定,阀杆应热处理应满足下述要求:1020℃~1060℃固溶热处理,然后空冷或油冷到30℃或更低;然后在595℃~620℃保温(时效硬化)4h ,后空冷。
实际的热处理条件为:固溶温度是1040℃,固溶保温时间2h ,然后油冷至26℃;时效热处理时,时效温度为620℃,保温4h ,然后空冷。
据此可以看出热处理过程也完全满足规范要求。
1力学性能复验表2给出了室温拉伸和冲击试验的规定值和复验实测值,可以看出除室温拉伸的抗拉强度满足规定值以外,其他结果均不满足规定要求,尤其是冲击值明显较低。
表2X6CrNiCu17-04阀杆(A 级)的力学性能阀杆用X6CrNiCu17-04钢棒断裂失效原因分析雷欣焦少阳王晰(中国核电工程有限公司,中国北京100840)【摘要】某核电机组按RCC -M (2000版+2002补遗)采购的X6CrNiCu17-04阀杆在安装试验过程中,阀杆均发生了断裂。
对断裂阀杆,进行化学成分、室温拉伸、0℃冲击试验和硬度复试、断口形貌和金相组织分析,结果表明断裂呈沿晶脆性断裂模式,室温拉伸和冲击试验结果均不满足规定要求。
产生该问题的根本原因是由于RCC -M 英文版的M5110在2000版至2007版及期间的补遗,均将该合金中的化学元素“铌”错写为“钒”,直至2012版才进行了修正;由于化学成分错误,导致各项力学性能均不能满足设计要求。
【关键词】X6CrNiCu17-04;RCC -M ;脆性断裂中图分类号:TG142.15;TK268文献标识码:A文章编号:2095-2457(2018)03-0150-003Failure Analysis of Fracture of X6CrNiCu17-04Steel Rod for StemLEI Xin JIAO Shao -yang WANG Xi(China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100840,China )【Abstract 】The stem of X6CrNiCu17-04purchased by a nuclear power plant according to RCC -M (Addendum of 2000edition +2002)has been fractured during the installation test.The fracture stem ,chemical composition ,tensile at room temperature ,0℃impact test and hardness retest ,fracture morphology and microstructure analysis showed that the fracture was along the crystal brittle fracture mode ,room temperature tensile and impact test results are not satisfied Prescribed requirements.The root cause of this problem is that the RCC -M English version of the M5110in the 2000edition to the 2007edition and during the addendum ,the alloy of the chemical element “niobium ”is wrongly written as “vanadium ”until 2012version was carried out Due to the chemical composition error ,resulting in the mechanical properties can not meet the design requirements.【Key words 】X6CrNiCu17-04;RCC -M ;Brittle fracture元素C Si Mn P S Cr Ni Cu V 规定值≤0.07≤1≤1≤0.025≤0.02015.5~17.53~53~50.15~0.45实测值0.0510.30.690.0110.000615.74.194.100.29表1X6CrNiCu17-04的化学成分(质量分数,wt %)试验项目试验温度性能规定值实测值拉伸室温屈服强度Rp 0.2≥790MPa 733MPa 抗拉强度Rm ≥960MPa 1402MPa延伸率A %(5d )≥14 5.12%断面收缩率Z %≥3529.44%KV 冲击0℃最小单个值40J21.4J,23.4J,22.44J150Science &Technology Vision 科技视界沿半径方向从边缘向中心位置按GB /T 4340进行维氏硬度(HV )测试[2],如图2所示,测试条件为载荷300gf ,保载时间15s 。
杠杆断裂原因分析
杠杆断裂原因分析张瑞锋;郭君峰【摘要】Through the analysis of specimen for the cracked lever , the results show that hydrogen is aggregated in the weak area of lever during gas nitriding to cause the formation of microcrack along the crystal , and the stress concen-tration is occurred in the area during using , which results in short-term fracture of lever.In addition, the illogical fig-ure design of lever also contributes to the fracture .Hydrogen embrittlement is eliminated by increasing the tempering temperature, making hydrogen overflow fully in time , and improving the figure design of lever .% 对杠杆断裂样品进行分析，结果表明：气体渗氮时产生的氢在杠杆薄弱环节聚集，形成沿晶微裂纹，使用过程中在该区域产生应力集中现象，最终导致杠杆短期断裂失效。
此外，杠杆不合理的外形设计也对断裂起到促进作用。
通过提高回火温度，及时使氢充分逸出，并改进杠杆的外形设计，消除氢脆。
【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】3页(P18-20)【关键词】38CrMoAl杠杆;气体渗氮;断裂【作者】张瑞锋;郭君峰【作者单位】中国第一重型机械股份公司理化检测中心，黑龙江161042;中国第一重型机械股份公司重装事业部，黑龙江161042【正文语种】中文【中图分类】TG113.25+5某公司生产的一支材质为38CrMoAl的杠杆，在工作周期不长的情况下，设备突然制动导致杠杆与从动轮接触的工作面发生断裂。
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阀杆用X6CrNiCu17—04钢棒断裂失效原因分析作者：雷欣焦少阳王晰来源：《科技视界》2018年第03期【摘要】某核电机组按RCC-M（2000版+2002补遗）采购的X6CrNiCu17-04阀杆在安装试验过程中，阀杆均发生了断裂。
对断裂阀杆，进行化学成分、室温拉伸、0℃冲击试验和硬度复试、断口形貌和金相组织分析，结果表明断裂呈沿晶脆性断裂模式，室温拉伸和冲击试验结果均不满足规定要求。
产生该问题的根本原因是由于RCC-M 英文版的M5110在2000版至2007版及期间的补遗，均将该合金中的化学元素“铌”错写为“钒”，直至2012版才进行了修正；由于化学成分错误，导致各项力学性能均不能满足设计要求。
【关键词】X6CrNiCu17-04；RCC-M；脆性断裂中图分类号： TG142.15；TK268 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）03-0150-003Failure Analysis of Fracture of X6CrNiCu17-04 Steel Rod for StemLEI Xin JIAO Shao-yang WANG Xi（China Nuclear Power Engineering Co.， Ltd.， Beijing 100840， China）【Abstract】The stem of X6CrNiCu17-04 purchased by a nuclear power plant according to RCC-M （Addendum of 2000 edition +2002） has been fractured during the installation test. The fracture stem， chemical composition， tensile at room temperature， 0 ℃ impact test and hardness retest， fracture morphology and microstructure analysis showed that the fracture was along the crystal brittle fracture mode， room temperature tensile and impact test results are not satisfied Prescribed requirements. The root cause of this problem is that the RCC-M English version of theM5110 in the 2000 edition to the 2007 edition and during the addendum， the alloy of the chemical element “niobium” is wrongly written as “vanadium” until 2012 version was carried out Due to the chemical composition error， resulting in the mechanical properties can not meet the design requirements.【Key words】X6CrNiCu17-04； RCC-M； Brittle fracture0 引言某核电机组阀门中的阀杆在安装调试过程中，使用同一批材料的4台阀门中的直径为φ150mm的X6CrNiCu17-04阀杆均发生了断裂，如图1所示。
阀杆用棒材为按RCC-M（2000版+2002补遗）[1]M5110生产制造的X6CrNiCu17-04，化学成分如表1所示；可以看出实测化学成分满足标准规定值。
根据M5110的规定，阀杆应热处理应满足下述要求：1020℃～1060℃固溶热处理，然后空冷或油冷到30℃或更低；然后在595℃～620℃保温（时效硬化）4h，后空冷。
实际的热处理条件为：固溶温度是1040℃，固溶保温时间2h，然后油冷至26℃；时效热处理时，时效温度为620℃，保温4h，然后空冷。
据此可以看出热处理过程也完全满足规范要求。
1 力学性能复验表2给出了室温拉伸和冲击试验的规定值和复验实测值，可以看出除室温拉伸的抗拉强度满足规定值以外，其他结果均不满足规定要求，尤其是冲击值明显较低。
沿半径方向从边缘向中心位置按GB/T 4340进行维氏硬度（HV）测试[2]，如图2所示，测试条件为载荷300gf，保载时间15s。
对测得的HV值，根据GB/T 1172-1999转换为布氏硬度（HBW），具体结果如图3所示。
根据RCC-M M5110的要求，X6CrNiCu17-04在经过固溶处理+时效硬化后，其硬度值应大于等于302HBW，据此可以看出硬度检测结果满足规定要求。
2 断口形貌及金相组织分析2.1 断口形貌分析对断口区域，利用S-3400型电子扫描电镜（SEM， scanning electron microscope）对T型断口进行微观观察分析。
首先对起裂位置S2处附近的断口形貌进行了观察分析，如图2。
经过仔细观察后，在亚表面发现了裂纹源，经放大观察为沿晶断裂特征。
2.2 基体金相组织分析在靠近断口区域，截取试样进行金相观察。
材料经打磨、抛光后，使用10mlHF+5mlHNO3+15mlHCL+70ml 蒸馏水溶液腐蚀，时间约10min。
其结果如图3所示，图3（a）为靠近表面金相组织，能明显看出明显的晶界，这表明存在较多的残余奥氏体，同时晶粒内存在粗大的板条状马氏体和少量铁素体；图3（b）为心部组织，可以看出该组织为正常的马氏体组织。
研究表明[3-4]想要获得高的冲击韧性，金相组织应为不含δ铁素体的低碳回火马氏体组织，粗大的晶粒以及当组织中含δ铁素体时，会明显降低冲击试验结果值，由于靠近表明区域的较大晶粒及其中存在的δ铁素体，导致冲击韧性结果较差，和表2结果相吻合。
3 原因分析3.1 合金元素的影响[5]在不锈钢的合金元素中，铬是最重要的元素。
由于铬形成的致密、稳定的Cr2O3薄膜的保护，阻止了介质对基体的继续渗入腐蚀。
研究表明Cr含量超过11.7%（对应Cr原子与铁原子之比为1/8）时，可明显提高铁基体的电极电位，并具有明显的耐蚀性。
镍不仅是优良的耐腐蚀材料，而且可以增加镍当量，扩大奥氏体区间，使得不锈钢在含较多铬时，可以通过加入适当镍使不锈钢在固溶热处理后得到马氏体组织；如果进一步提高镍到8%左右（如广泛使用的18-8奥氏体不锈钢），即可获得单相的奥氏体组织。
铜在沉淀硬化不锈钢中，因时效处理析出富铜的强化相而使钢强化；但铜含量过高时对韧性有影响，常控制铜含量不超过3.5%。
铌是强烈形成碳化物的元素，比铬更容易形成碳化物。
钢中加入部分铌，就会使钢中的铬能尽量稳定地存在于固溶体中，使固溶体中有足以保证耐蚀性能的铬含量，并可避免晶间存在贫铬区，从而可有效防止晶间腐蚀。
加入铌也可以在时效期间起到沉淀硬化的作用，并阻碍时效时组织的晶粒长大倾向。
钒在不锈钢中的作用是增强淬透性和形成碳化物，并且能耐高温，有强烈的二次硬化作用，对提高硬度有显著作用；并且能够细化晶粒，稳定尺寸，一般常用于合金刀具钢中。
3.2 热处理制度的影响X6CrNiCu17-04的热处理制度为固溶+时效硬化。
固溶加热时应保证钢中的碳和合金元素充分溶于奥氏体中，但也不宜过高，因为（1）过高的加热温度不仅会引起晶粒粗大，还会使马氏体转变点太低，致使固溶完成后产生较多的残余奥氏体；（2）过高的加热温度还可能使固溶组织中存在较多含量的铁素体。
固溶处理后的金相组织应为含有过饱和铜的低碳板条状马氏体组织，有时可能存在少量残留奥氏体和铁素体。
时效热处理是为了时效析出富铜相，以提高其硬度和强度，一般在480℃左右可获得最高的硬度和强度；随着时效温度的升高，硬度和强度下降，塑性和韧性提高。
为了保证沉淀相的充分析出和时效效果，时效的保温时间一般不少于4h。
3.3 执行标准差异作为马氏体沉淀硬化不锈钢，X6CrNiCu17-04的合金成分中，除铬、镍、铜外，应含有0.15～0.45%的铌，而钒作为提高淬透性和硬度作用的合金元素，不应加入，如GB/T 1220中对应的05Cr17Ni4Cu4Nb，其Nb含量要求为0.15～0.45%。
在RCC-M英文版2000版和2007版，以及其间2002补遗和2005补遗的M5110中，对于X6CrNiCu17-04，均将化学成分铌错误的写为钒；在RCC-M 2012英文版中，才将该错误纠正为含钒。
据此可以得知，阀杆钢棒断裂失效的最根本原因是由于制造厂在严格按照RCC-M标准采购钢棒时，因为标准错误，而导致该类钢中本应该含铌，却变成了含钒。
由于钒具有强烈的淬透和二次硬化作用，导致钢棒的硬度远大于规定值（如图3），同时冲击值明显小于规定值（如表2）。
由于铌的缺失，钢中未能形成碳化铌，且由于钢棒表面温度较高，使得表面金相组织中晶粒明显长大；同时粗大的晶粒会使马氏体转变点变低，致使热处理完成后，除马氏体外，还包含少量残余奥氏体和铁素体。
由于心部温度相对较低，形成了均匀的马氏体组织。
4 小结（1）阀杆钢棒断裂失效的根本原因是由于在按照RCC-M M5110（2000版+2002补遗）采购时，由于标准的错误，导致钢中本应该存在的铌变成了钒，从而导致材料强度较高，冲击韧性较差。
（2）由于铌的缺失，另外钢棒表面热处理时温度较高，使得表面区域的金相组织为残余奥氏体+马氏体+铁素体；而心部由于热处理时温度相对较低，其金相组织为均匀的马氏体组织。
【参考文献】[1]RCC-M，核岛机械设备设计和建造规则[S].[2]GB-T 4340 金属维氏硬度试验[S].[3]班允吉，林庆选，罗扬，等.17-4PH钢轧制棒材低温冷冲击性能的研究，材料热处理技术，2009，38（12），40-43.[4]邹红，王均，李聪，等.17-4PH不锈钢350℃长期时效组织演化的透射电镜观察，核动力工程，2005，26（4）：397-401.[5]张文华.不锈钢及其热处理[M].辽宁科学技术出版社，2010.。