ZGOCr14Ni5Mo2Cu上位锁支臂断裂原因分析

某型号飞机电缆装配前进行例行检查时,发现ZG0Cr14Ni5Mo2Cu上位锁支臂开裂.通过现场调查、对断裂件的材料成分分析、金相组织观察、断口的宏微观观察、硬度检测以及设计结构、受力及现行工艺等综合分析,以确定该上位锁支臂断裂的性质及产生原因.结果表明:上位锁支臂的断裂为过大的装配应力、校形残余应力与氢共同作用下的氢致脆断造成的.此案例分析中发现了隔板设计结构、校形的残余应力问题,为此提出了合理的改进建议.     

可拆卸卡箍断裂原因分析

飞机发动机引气预冷系统导管固定卡箍服役后发生断裂,通过外观观察、断口宏微观观察、金相组织检查、硬度试验、化学成分分析等方法对卡箍断裂原因进行了综合分析,结果表明:断裂卡箍为高周疲劳断裂;导管设计布局在发动机舱,断裂卡箍处位于导管安装有波纹管端附近,在发动机运转中产生振动,如果卡带与支架装配过程中装配应力过大,会导致外表面边角处应力较大,同时在振动应力作用下,在外表面边角应力集中处形成裂纹并扩展,降低支架的边缘和卡带表面处的应力集中,消除卡带边缘的残余应力,可有效防止卡箍的疲劳断裂。     

航空发动机滑油供油管裂纹分析

飞行时航空发动机滑油压力告警,分解检查后发现滑油供油管与盖板钎焊缝焊角处存在一条裂纹,裂纹沿周向扩展,约占整个圆周的4/5,采用断口观察、金相组织分析、有限元计算分析、装配应力和振动应力测试等方法,分析了滑油供油管裂纹产生的原因。结果表明:滑油供油管裂纹性质为高周疲劳开裂,裂纹起始于外壁表面钎焊缝焊角部位,裂纹位置处装配应力为280 MPa,振动应力为21 MPa,较大的振动应力和装配应力共同作用导致滑油供油管裂纹。通过增加卡箍,改善校形,可避免类似故障。     

加油吊舱转接件裂纹失效分析

飞机地面试验时发现加油吊舱转接件出现裂纹并漏油,该加油吊舱转接件为焊接组合件,裂纹出现在盖板的近R角处,盖板铸件材料为ZL116铝合金。通过采用外观观察、断口分析、金相组织分析、成分分析、力学性能测试等方法,对加油吊舱转接件裂纹产生原因进行分析,并进行人工断口的对比分析。结果表明:加油吊舱转接件开裂是由大应力和组织塑性差共同作用所致,大应力主要来源于结构应力集中、焊接内应力、焊接后校形应力、装配及试验应力等;提出铸件改为预拉伸板或增加焊道距R角的距离等改进措施。     

托板螺母自锁失效原因探讨

针对一起飞机托板螺母自锁失效问题,开展螺母收口形态对比观察、组织结构分析以及硬度测试。结果表明:托板螺母自锁失效属于收口段金属材料的松弛变形失效。螺母组织均匀性较差,特别是材料表层存在粗大晶粒组织,残余奥氏体含量较高,对抗应力松弛不利;收口形态一致性差,导致螺母装配受力不均;二者是导致螺母个别出现松弛失效的直接原因。提出了在自锁螺母的研制生产中应重点关注材料组织均匀性、收口一致性、螺栓尺寸合理性以及服役环境下的组织稳定性。     

受电弓拉杆断裂失效分析

采用微观扫描及金相检验等方法对受电弓拉杆断裂的原因进行了分析。结果表明,受电弓拉杆断裂是由于承受着拉应力和焊接残余应力,导致拉杆过早的产生疲劳和应力腐蚀断裂。     

球化高碳钢薄板在多向应力状态下的氢脆

在从单向拉伸到双向等应力拉伸的应力状态范围内进行了球化高碳钢薄板氢脆的研究。测定断口处局部，断裂就变表明，在双向等应力拉伸中氢所引起的塑性损失最大。金相和断口检测结果表明，充氢和未充氢材料的断裂都是空洞形核，空洞长大，和空洞连通的结果。氢加速这三个塑性断裂过程，特别是双向等应力拉伸应力状态下，氢的影响更为显著。     

玻璃与金属真空钎焊接头残余应力影响参数分析

玻璃和金属焊接接头由于设计不合理,将致使接头存在较大的焊接残余应力,会严重削弱接头强度.应用顺次耦合有限元热应力计算方法,对平板玻璃和金属在真空条件下的钎焊过程进行了数值模拟,分析了玻璃、金属、钎料厚度、钎焊压力和钎焊温度等因素对应力集中区域残余应力的影响,并观察了焊接接头拉伸断裂后的形貌特征.结果表明,金属厚度增加会增大残余应力,并且其对残余应力影响最显著;钎焊压力和钎焊温度的增加可以降低残余应力;玻璃和钎料厚度对残余应力的影响不大;焊接接头的拉伸断裂区域位于玻璃和金属焊接接头界面贴近玻璃一侧.     

胀形对TC4合金环锻件残余应力及分布的影响

对TC4合金辗轧环锻件残余应力进行了测试,分析了胀形技术对TC4合金辗轧环锻件残余应力及分布的影响。结果表明,采用绘制雷达图的方式可对环形件残余应力大小和分布均匀性进行有效表征和分析,采用胀形技术可实现辗轧环件的残余应力调控。现有辗轧及胀形工艺下,TC4合金环件表面残余应力均为残余压应力,且在-50~-150MPa范围内波动;残余应力分布雷达图存在“尖角”,胀形后“尖角”趋于平缓;经胀形处理后环件残余应力均值略有降低,周向应力较轴/径向应力的降幅更加显著,内环面与上端面周向应力经胀形后应力均值降幅分别达24.8%与20.2%;经胀形处理后环件残余应力均匀性整体有所提高;仅下端面周向应力大小及分布均匀性改善效果不明显。     

低纬度热带岛礁大气环境中高强度不锈钢螺栓断裂分析

高强度不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb螺栓在低纬度岛礁大气环境中短期服役后出现延迟断裂，通过成分测试、金相观察、力学性能、硬度测试、断口观察等方法进行断裂分析。结果表明:螺栓金相组织无异常，化学成分、力学性能、硬度符合标准要求；断口形貌表明螺栓具有呈现树枝状裂纹、沿晶断口等典型应力腐蚀断裂特征；结合螺栓的装配结构、受力情况和服役环境，可以判断螺栓的环境致脆机理为应力腐蚀开裂。该螺栓在我国海南及其他热带、亚热带、温带等沿海海洋环境长期服役后未发生延迟断裂，这说明干湿交替频繁、盐雾与温湿度较高的低纬度热带岛礁大气环境促进05Cr17Ni4Cu4Nb螺栓在装配结构中应力腐蚀开裂行为的发生。     

加氢反应器T接管结构优化

T接管是加氢反应器氢气和蒸气混合气的进口,裂纹出现较多,焊接残余应力是主要原因之一.利用有限元法,对加氢反应器T接管与球形封头焊接残余应力进行计算分析.从焊接残余应力的角度,优化了T接管的连接方式.结果表明,当T接管轴线沿球形封头半径方向时,在T接管内壁以及焊缝根部,产生了较大的残余应力,对应力腐蚀开裂影响很大.因此,...     

F65锻造方坯和轮毂超声波探伤缺陷分析

利用超声波检测、低倍检验、金相显微镜、拉伸试验机及扫描电镜对锻造厂的F65锻造方坯和轮毂锻件的裂纹成因进行宏观及显微组织分析,为深海采油高压传输管法兰的缺陷特征的研究提供可行的方法。结果表明：裂纹是组织残余应力所致,裂纹成因与材料冶金缺陷及氢致裂纹无关,裂纹主要沿条带组织中的贝氏体呈穿晶扩展,与粗大不均匀的铁素体与贝氏体交替分布的带状显微组织有关。锻件的组织应力与锻坯对角线锻造残余剪切应力叠加为裂纹提供了外在条件,其显微组织粗大不均匀是产生裂纹的内在原因。     

X80管线钢焊接冷裂敏感性判据的建立

采用一次正交回归设计,考察焊接热输入、预热温度和熔敷金属的扩散氢含量的影响,通过插销试验测定了X80管线钢焊接热影响区下临界应力,通过方差分析得到影响插销试验下临界应力的显著性因素,采用多元线性回归建立了下临界应力方程和冷裂纹判据,并对方程进行了分析;发现X80管线钢的冷裂倾向和初始扩散氢含量密切相关,当初始扩散氢含量较低时,组织形态对下临界应力的影响显著;当初始扩散氢含量较高时,下临界应力受到组织和残余扩散氢的共同作用.     

The study for direct SCC fabrication in STS 304 pipe

ABSTRACT

Stress corrosion cracking is one of the aging phenomena for the major structure components in nuclear power plant. During the operation of a power plant, stress corrosion cracks are initiated and grown especially in dissimilar weldment of primary loop components. Among the three factors (susceptible material, residual stress, and corrosive environment) which make the SCC, the residual stress becomes a critical factor for stress corrosion crack when it is difficult to improve the material of the components and their environment under operating conditions. In this study, stress corrosion cracks were artificially produced on STS (stainless steel) 304 pipe itself by control of welding residual stress. The instrumented indentation technique and 3D finite element method (FEM) analysis (using ANSYS 12) were used to evaluate the residual stress values in the GTAW area. As the result of both FEM analysis and experiment, the stress corrosion crack was quickly generated and could be reproduced, and controlled by welding residual stress. Also non-destructive evaluation signals by Acoustic Emission will be discussed for the initiation and growth of SCC.

This paper is part of a supplementary issue from the 17th Asia-Pacific Corrosion Control Conference (APCCC-17).     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力对蠕变的影响

利用有限元法,对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构进行600 ℃下的蠕变有限元分析,讨论钎焊残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304力学性能的差异以及钎焊夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力,对不锈钢板翅结构高温下的蠕变行为产生很大影响,在强度设计中不能忽略.初始应力和蠕变应变的分布规律具有一致性.隔板和翅片具有不同的应力应变分布特征,隔板侧的蠕变开裂的倾向比翅片大.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生蠕变裂纹.研究结果为不锈钢板翅结构钎焊接头的高温强度设计提供参考.     

X80管线钢焊接接头SSCC研究及数值模拟

硫化氢应力腐蚀破裂(sulfide stress corrosion cracking,SSCC)是制约管线钢应用的主要因素.针对X80管线钢焊接接头进行恒位移硫化氢应力腐蚀试验研究,分别测得母材、焊缝和热影响区的应力强度因子门槛值KISCC和裂纹扩展速率da/dt.通过对X80管线钢焊接接头的金相显微组织、断口形貌观察以及硬度测试,分析了X80管线钢SSCC性能的影响因素.并对WOL试样进行了三维弹塑性有限元分析,得到裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征.结果表明,热影响区的KISCC最小,裂纹扩展速率最大,具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力,其应力腐蚀试验结果与有限元数值分析相互验证.     

16MnR钢换热器壳体开裂分析

采用光学金相显微镜、扫描电镜等测试方法对运行不足10个月即发生开裂的16MnR钢换热器壳体进行了分析。结果表明，换热器壳体开裂是由应力腐蚀造成的，内壁焊缝打磨处存在大量划痕以及残余应力是引起腐蚀开裂的主要因素。同时，焊接应力的存在和水质不良加速了裂纹的扩展。在分析的基础上提出了改进建议。     

X65管线钢焊接接头H2S应力腐蚀研究及其有限元数值分析

在X65管线钢H2S应力腐蚀试验的基础上，建立了三维弹塑性有限元模型．通过三维弹塑性有限元的数值分析，得到了裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征．通过对X65管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响其应力腐蚀影响因素提供了实验依据．并根据楔形张开加载恒位移试样得出了X65管线钢焊接接头的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率，其应力腐蚀试验结果在有限元数值分析中得到了验证。     

X60螺旋缝埋弧焊管在湿H2S环境中的腐蚀行为

采用自行设计的焊管实物管段腐蚀试验方法和装置研究了内胀成形和外控成形两种X6 0螺旋缝埋弧焊管在含H2 S的NACE溶液中的腐蚀行为。结果表明 ,焊管在H2 S介质中的损伤表现为母材表面氢鼓泡及应力腐蚀裂纹 ;随着施加应力的提高及残余应力的增大 ,H2 S腐蚀倾向增大 ;在H2 S介质中和外加应力及残余应力的共同作用下 ,焊管的氢损伤机理既有氢致开裂 ,又有氢致应力腐蚀 ,应力不但促进氢致应力腐蚀 ,同时也促进氢致开裂过程 ;试验结果说明改进焊管焊缝表面质量、降低残余拉应力、控制工作应力是改善和控制焊管H2 S腐蚀的重要措施     

超声冲击处理对灰铸铁焊接冷裂纹影响

采用HT150,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和淬硬组织因素为研究方向,用评定铸铁冷裂纹敏感性的直Y形坡口焊接裂纹试验法,研究了超声冲击处理对焊接冷裂纹的影响.结果表明,焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力R1分别为-53,-57MPa,R2分别为-37,-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.