摘 要:采用宏觀分析、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能試驗、金相分析、斷口掃描電鏡及能譜分析等方 法,對某１０００MW 核電機組進口主蒸汽隔離閥基板塊螺栓裂紋性質(zhì)進行了分析.結(jié)果表明:螺栓 裂紋為鍛造(軋制)過程中形成的裂縫.

關(guān)鍵詞:核電;螺栓;鍛造裂縫

中圖分類號:TL４８;TG１４２．２３ 文獻標(biāo)志碼:B 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１８)０８Ｇ０６１５Ｇ０３

材料為 ASTM A１９３Gr．B７鋼的某核電機組進 口主蒸汽隔離閥基板塊螺栓,在檢修時發(fā)現(xiàn)端面存 在縱向裂紋,螺栓實測總長度為１７０mm,螺桿外徑 為１９．０mm,螺栓頭外徑為２８．５mm.螺栓服役環(huán) 境溫度約２００ ℃,采用力矩扳手安裝,加載力矩為 ４４７N??m.筆者對開裂螺栓進行了檢驗和分析,以查 明其裂紋產(chǎn)生原因,避免類似失效的再發(fā)生.

１ 理化檢驗

１．１ 宏觀分析

失效螺栓宏觀形貌見圖１,可見裂紋位于螺栓 螺紋端頂面,呈彎曲走向,且沿頂面中間縱向開裂, 裂紋在螺紋端兩側(cè)表面長度分別為８．１,６．９mm. １．２ 化學(xué)成分分析 對失效 螺 栓 取 樣 進 行 化 學(xué) 成 分 分 析,結(jié) 果 如 表１所示,可 見 各 元 素 含 量 均 符 合 ASTM A１９３/A１９３M －１７ Standard Specificationfor AlloyＧ Steel and Stainless Steel Bolting for High TemperatureorHighPressureServiceandOther SpecialPurposeApplications對 B７合金鋼螺栓成 分的規(guī)定.

１．３ 力學(xué)性能試驗

在失效螺栓上制取１個拉伸試樣、１個硬度試 樣,分別進行拉伸和硬度試驗,結(jié)果見表２.可見螺 栓材料室溫下的規(guī)定塑性延伸強度、抗拉強度、斷后 伸長 率、斷 面 收 縮 率 和 維 氏 硬 度 均 符 合 ASTM A１９３/A１９３M－１７對 B７合金鋼新螺栓的規(guī)定.

１．４ 金相分析

分別在失 效 螺 栓 上 取 縱 向 和 橫 向 金 相 試 樣, 磨 制、拋光、化學(xué)侵蝕后在光學(xué)顯微鏡下觀察.由圖２可見:斷口源區(qū)附近存在少量二次裂紋,整個 裂紋面上均 存 在 一 層 全 脫 碳 層,全 脫 碳 層 的 顯 微 組織為鐵素 體;裂 紋 斷 口 頂 面 附 近 存 在 較 厚 的 氧 化物;螺栓顯微組織為回火馬氏體,且呈明顯的沿 螺栓軸向分 布 的 帶 狀 形 態(tài),表 明 螺 栓 顯 微 組 織 雖 正常,但狀態(tài)不理想;螺栓基體顯微組織與斷口附 近顯微組織無明顯差異.