换热器螺栓断裂分析.pdf

机械制造与研究
王利峰,等·換热器螺栓断裂分析
换熱器螺跚分
王利峰,张建国,杨庆平,张武锋',陆辉
(1.江苏省机械研究设计院有限责任公司,江苏南京210012;2.江苏省电力试验研究院有限公司,江苏南京21110
摘要:采用宏观观察,化学成分分析,扫描电镜断口观察和能谱分析,显微组织检验等方法对
断裂的钣式换热器螺栓进行分析。结果表明:钣式换热器螺栓断裂的原因由于原材料的中心
区域存在较密集的条带状成分偏析和非金属夹杂物,并在成分偏析和夹杂物条带上存在横向
微裂纹,导致在组装拧紧力的作用下,微裂纹迅速扩展致断。
关键词:螺栓;断裂;成分偏析;非金属夹杂;微裂纹
中图分类号:TH13文献标志码:B文章编号:1671-5276(2011)02-0053-02
Analysis of Fractured Bolt of Plate Thermal Exchanger
WANG Li-feng, ZHANG Jian-guo, YANG Qing-ping, ZHANG Wu-feng, LU Hui
(1. Jiangsu Province Machinery Research and Designing Institute Naning 210012, China
2. Jiangsu Electric Power Research Institute Co, Ltd, Nanjing 211100, China)
Abstract The Macoscoi al si ema omposition analysis, SEM, EDAX observation and metallographic examination are
conducted to study the fractured bolt of the plate thermal exchanger supplied by a certain factory. High density banded segregations
and nonmetal impurities are seve around the central area of the material and many micro cracks exist along the segregations and
impurities bands. The micro cracks promote growth to breaking when the bolt is under loading
Key words: bolt; fracture; segregation; nonmetal impurities; micro crack
d)断口扫描电镜检査:将断口清洗后电镜观察,断口
中心呈脆性断裂的解理形貌,并有较多的二次裂纹和颗粒
状的非金属夹杂物(图2)。而断面的扩展区(断口半径的
某厂生产在压紧T20FG板式换热器在装配时,M39×1/2处)除有解理断裂形貌外,还有明显的撕裂棱和二次
2250mm拉杆螺栓(8.8级)发生断裂,断裂位置距螺帽内裂纹,局部区域非金属夹杂物较多。对夹杂物进行能谱成
侧端面928mm处,为找出螺栓断裂的原因,特对断裂螺分测定,结果主要是Si,Fe,0,Al,K,Ca等元素的硅酸盐类
栓进行了理化检验和分析。
夹杂。断口外缘剪切唇呈拉长的剪切韧窝状形貌。
1理化检验结果
a)宏观断口:对委托单位送来的其中一只断面形态
检査,断面垂直于螺栓纵轴线,断口中间较平整,清洗后呈
灰白色,未发现宏观治金缺陷。边缘呈45°左右斜面的剪
切唇,断裂由中心向周边扩展呈放射状,如图1所示。
b)化学成分分析:化学质量分数比对表见表1,符合
CB/T3077-1999技术条件要求。
表1断裂螺栓与标准化学质量分数比对表%
C
Mn
Si
P
断裂件
0.400.680.300.0180.0181.GS
图1螺栓宏观断口
CB/T30771-19900.37~0.50-0.17
0.440.800.370.035≤0.0350.80~
1.10
e)金相检査
1)钢中非金属夹杂物检査叫:从断裂螺栓上切取的
e)硬度测定:从断面附近测定表面和中心的硬度,结样品纵向磨制抛光后观察非金属夹杂物,按GB/"T10561
果近表面为29.0~29.5HRC,中心为28.5~29.0HRC,均-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检
符合GB/T3098.1-2000中,8.8级螺栓性能等级要求。
验法》标准A法评定,结果断裂螺柱A类夹杂为2.5级
作者简介:王利峰(1983-),男,内蒙古赤峰人,助理工程师,学士,研究方向为材料科学与工程
Machine Building &Automation, 4pr 2011, 40(2): 53-54, 69