阀门螺栓断裂失效分析.pdf

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炼油与化工
2016年第1期
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
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阀门螺栓断裂失效分析
刘佳鹏,张云忠,于成志,苏毅
(大庆石化公司检测公司,黑龙江大庆163714)
摘要:某化工厂阀门螺栓发生断裂,采用宏观检验、扫描电镜及能谱分析、金相检验等方法分析了
该螺栓的断裂原因。结果表明:断裂是由于材料未经固溶处理,或固溶处理温度不高、时间较短,碳
化物未经充分溶解,合金化程度较差,长期使用中造成晶界附近的金属贫铬,且在腐蚀介质中发生
电化学反应,从而在较小的外力作用下发生晶间腐蚀断裂。
关键词:螺栓;断裂;晶间腐蚀;沿晶
中图分类号:TH131.3
文献标识码:B
文章编号:1671-4962(2016)01-0043-03
Analysis of valve bolt fracture failure
Liu Jiapeng, hang runzhong, ru Chengzhi, Su i
Daqing petrochemical company detection company, Daqing 163714, China)
Abstract: In view of valve bolt fracture happened in a chemical plant, this paper analyzed fracture reasons by using testing
methods like macrographic examination, SEM & energy spectrum analysis, etc. The results showed that: The fracture was
caused by the fact that the material has not been solution treated or the treating temperature and duration had not been
sufficient that the carbide were not fully dissolved, the alloying level was poor, and so the long-term usage led to poor
chromium near grain boundary, which caused electrochemical reaction in corrosive medium, thus the inter-granular
corrosion and fracture was very likely to happen under small external force
Keywords: Bolt; Fracture; Inter-granular corrosion; Inter-granular
断裂螺栓为某化工厂的一条阀门螺栓,该螺物覆盖,见图2。
栓使用温度200℃,压力1.8MPa,介质为丙烯。该
螺栓已在室外使用10年时间,使用时无振动。于
2012年7月5日发现该螺栓断裂,断裂部位在螺栓
中部光杆处,断裂部位见图1。
图2断裂螺栓的宏观形貌
2扫描电镜及能谱分析
将螺栓断口用超声波设备清洗后置于扫描电
镜下观察,发现断口表面微观形貌呈典型冰糖状
图1断裂螺栓的宏观形貌
沿晶断裂特征,晶面平坦,有较强的立体感,见图
1宏观检验
通过观察断裂螺栓,发现该螺栓断口为斜断
断口表面局部区域存在明显的腐蚀痕迹和腐
口,断口表面较粗糙,断口无明显塑性变形和机械蚀产物,腐蚀产物呈泥淮花样,见图4;腐蚀坑形貌
擦碰伤,属宏观脆性断口",表面被一层黄褐色产见图5;晶粒表面存在明显的台级条纹,见图6。
学角兔
炼油与化工
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REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第27卷
图3螺栓断口沿晶断裂SEM形貌
图7螺栓纵向试样SEM形貌
Cr
Ni
Fe
C
024681012141618
电能/keV
图4螺栓断口腐蚀产物SEM形貌
图8断口表面腐蚀产物的能谱
Fe
Mn
Cr
024681012141618
电能/keV
图9断口表面腐蚀产物的能谱
图5螺栓断口腐蚀坑SEM形貌
3金相检验
将螺栓采用机械加工的方法制成微观金相试
块,经过粗磨、多次细磨及抛光后制成微观金相试
样,未腐蚀前上金相显微镜观察,发现螺栓金属内
存在非金属夹杂物,经CB10561-2005评定为1.5
级,见图10。
图6螺栓断口台级条纹SEM形貌
将断裂螺栓制成纵向试样置于扫描电镜下观
察,可以看到断裂面具有明显的沿晶开裂特征,靠
近断裂面的晶粒己经彼此分开,见图7。
采用能谱仪分别对螺栓断口表面和纵向试样
裂纹内部的腐蚀产物进行半定量元素分析,2个试
样内的腐蚀产物内都可见腐蚀性元素O、S等,分别
图10放大100倍下非金属夹杂物
见图8,9。
将螺栓试样经王水侵蚀后观察,显微组织为