高强铝合金轮辋失效分析

分析了重型车辆用高强度铝合金轮辋在实际使用过程中裂纹发生和发展的机理。采用拉伸试验机、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等手段详细表征了服役铝合金轮辋的力学性能、断口形貌、裂纹特征和腐蚀产物。分析结果表明,裂纹的形态呈"之"字形扩展,并且沿晶界断裂;裂纹起裂区和扩展区都存在腐蚀性元素S和Cl,具备典型的应力腐蚀特征。根据服役轮辋实际的装配和使用条件看,在腐蚀性介质条件下,铝合金轮辋与其配合的钢质锁圈存在电位差,接触产生电偶腐蚀。7A04铝合金经T6热处理后,在腐蚀环境中,其晶界存在的η相、S相和θ相等第二相相对于7A04基体晶粒本身为阳极而优先溶解,使得晶界成为活性路径,裂纹沿着这条活性路径扩展导致断裂。     

汽车轮胎螺栓失效分析

汽车轮胎螺栓断裂,通过化学成分分析、断口宏观和微观及能谱分析、金相分析、硬度分析,对其断裂原因进行了分析.结果表明:断裂螺栓原材料表面的小折叠或小裂纹缺陷由于酸洗形成腐蚀坑,螺栓在服役过程中,由于受到较大应力,从应力集中的螺纹牙底腐蚀坑萌生裂纹,裂纹不断扩展导致疲劳断裂.     

高强度螺栓断裂分析

某风场M36×170mm规格的风机塔筒用高强度螺栓在服役了约2a后发生了断裂。通过宏观观察、断口扫描、金相检查、力学性能检测、化学成分分析等方式对现场部分螺栓断裂原因进行分析。结果表明,高强螺栓的金相组织、化学成分、力学性能正常,断裂螺栓断口具有典型的疲劳断裂特征,断裂形式为疲劳断裂,螺栓断裂的主要原因是螺栓服役过程中头下圆角位置的微裂纹在交变应力的持续作用下,裂纹逐步扩展,最终造成了螺栓的断裂。     

20Cr32NiNb钢热壁集气管的失效分析

某厂CO转化炉热壁集气管在服役2a后发生早期开裂,通过断口宏观观察、扫描电镜观察、化学成分分析、力学性能测试等对开裂集气管进行了失效分析。结果表明:集气管的失效形式为蠕变开裂;由于集气管长期在高温下服役,大量蠕变孔洞在晶界处萌生,并在高温和应力作用下不断长大,相邻蠕变孔洞间相互连接或融合,形成裂纹,在应力作用下,裂纹沿晶界不断扩展并最终导致集气管的开裂。     

TG700A镍基合金在持久过程中的晶界析出相转变及断裂行为

在770℃、不同应力(160,200,260MPa)下对TG700A镍基合金进行持久试验,研究了该合金的显微组织及持久断裂行为。结果表明:试验合金的原始显微组织为等轴奥氏体,晶粒内部析出有均匀分布的细小球状γ′相,晶界处存在颗粒状的富铬M_(23)C_6碳化物;持久断裂后组织中未发现新析出相,晶界附近出现严重粗化的γ′相,晶界上存在γ′相贫化区;试验合金的持久断裂模式以沿晶断裂为主,晶界处的局部塑性变形导致了局部应力集中,促进了蠕变空洞或裂纹的形成,裂纹沿γ相和γ′相界面或γ′相贫化区扩展。     

制动杠杆螺栓的断裂原因

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪等对机车制动杠杆螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明:螺栓的断裂形式为由应力腐蚀造成的沿晶脆性断裂;螺栓在服役时其断裂处所受到的较大弯曲应力作用,以及螺栓的恶劣服役条件是螺栓断裂的外在原因,而螺栓组织中存在的沿轧制方向分布的带状铁素体、较大的夹杂物是螺栓断裂的内在原因;加强螺栓材料的质量控制并优化螺栓的热处理工艺后,螺栓没有再出现过断裂。     

烟气轮机叶片断裂原因分析

采用化学成分分析、硬度测试、断口形貌观察以及金相检验对某炼油厂烟气轮机叶片断裂原因进行了分析。结果表明:叶片断裂性质为早期疲劳断裂,失效原因是锻造工艺不当;断裂起源于叶片排气边晶界处;叶片材料晶粒粗大并有大量的混晶存在以及沿晶界析出的链状连续碳化物,降低了叶片材料的强度和韧性,促进了裂纹萌生与扩展,导致叶片在交变应力的作用下疲劳断裂。     

拉杆螺栓断裂原因分析

综合利用宏观形貌分析、电镜扫描、显微观测及理化检验等手段,对某设备的M30×490mm拉杆螺栓断裂原因进行分析。分析结果表明:拉杆螺栓原料在冷拉拔过程中硬度高的条带因变形困难,产生横向微裂纹;在淬火应力作用下微裂纹进一步扩展;安装时在拧紧力的作用下,裂纹迅速扩展并导致拉杆螺栓断裂。     

螺栓钢高温下工作的脆化机理研究

福建龙岩火电厂螺栓使用的是 2 5Cr2 Mo1V钢 ,它在高温下长期工作产生小裂纹。利用扫描电镜和透射电镜等仪器 ,对断口的显微组织变化进行分析、研究 ,找出其脆化的机理。结果表明 :碳化物在晶界和亚晶界的析出 ,引起晶体韧性的下降 ,导致螺栓产生沿晶和穿晶混合断裂。     

某连续退火炉辐射管开裂原因

某连续退火炉辐射管在服役过程中开裂,通过断口宏观与微观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试与受力分析等方法分析了辐射管开裂的原因。结果表明:高温蠕变和高温氧化腐蚀的共同作用导致连续退火炉辐射管的失效。在低应力和高温作用下,因晶界滑动形成的孔洞长大并连接而形成裂纹,同时氧化膜破裂形成的孔隙加速了裂纹的合并及生长,在蠕变应力作用下裂纹加速扩展并最终导致辐射管失效;在高温环境中长期服役后,辐射管内壁因氧化腐蚀而减薄严重,辐射管的强度明显低于标准值,承载能力降低,从而在高温集中区的应力集中处萌生裂纹,并导致辐射管的开裂。     

某重载车辆悬挂系统压簧断裂失效分析

对某重载车辆悬挂系统断裂压簧进行了宏/微观断口形貌观察、理化检测、工艺分析和服役环境综合分析,找出了该压簧发生断裂的原因。研究发现,由于采用了支撑圈与第一工作圈相接触的设计形式,服役中两圈接触、碰撞导致磨损,从而使簧丝磷化膜和漆层脱落,造成簧丝表面腐蚀并形成腐蚀坑。腐蚀坑引起的应力集中诱发了疲劳裂纹萌生,并在最大主应力作用下沿垂直主应力方向不断扩展,最终导致压簧的正应力断裂。最后提出了避免发生此类失效的建议。     

钢板表面热浸镀锌层的拉伸断裂机理

采用热浸镀技术在Q235钢板表面制备了镀锌层,研究了浸镀时间对镀锌钢板拉伸性能的影响,通过扫描电镜观察了拉伸断裂后镀层表面、截面和断口处的形貌,分析了镀层的断裂机理。结果表明:与基体相比,Q235钢板热浸镀锌后的抗拉强度和塑性变形能力均下降;镀件抗拉强度的下降是由表面镀锌层强度低于基体的强度造成的;而塑性的下降则是由热浸镀时在基体表面形成的微裂纹造成的;由于残余应力的存在,微裂纹首先在σ-FeZn10层中形成,在受到拉应力时,裂纹沿晶界在σ-FeZn10层中向上扩展,然后在ζ-FeZn13层中裂纹沿着FeZn13/Zn的相界面扩展,最后在η-Zn层沿晶界扩展直至镀层发生完全断裂。     

高压隔离开关静触头铸铝夹板的断裂失效分析

隔离开关静触头ZL101A铸铝夹板在使用过程中发生了多起断裂。利用光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜进行成分、组织特征以及断口分析。结果表明,ZL101A铸铝夹板的共晶Si呈粗大颗粒状,集中分布在晶界,并出现过热现象。螺栓、垫片与铸件壁发生干涉,在夹板的螺栓孔附近形成较大的应力。在此应力的作用下,裂纹沿着晶界扩展,发生脆性断裂。     

受油器操作油管螺栓断裂失效分析

针对水轮发电机组受油器操作油管螺栓断裂失效,采用断口宏观分析、硬度检测分析、显微组织分析、化学分析等方法,对其进行检验和分析,查找原因。结果表明:该操作油管螺栓均为疲劳断裂,即由于运行过程中受到拉伸和剪切应力的作用,在应力集中的螺栓头肩部R角表面先生成微裂纹,微裂纹的产生形成了疲劳源,加上操作油管螺栓服役期间受交变载荷作用,导致裂纹不断发展,最终造成螺栓疲劳断裂。     

基于有限元计算的汽缸紧固螺栓应力分布研究

某电厂新建机组中压外缸螺栓在168试运行过程中发生断裂,并有多条螺栓的螺纹处产生裂纹。失效分析认为该螺栓基本属于轴向大应力脆性断裂,为分析螺栓受力情况,采用有限元的方法对螺栓螺纹及螺柱的受力状况进行计算。为得到较高的精度,采用全螺纹、精细分网模型进行计算,结果表明螺纹的受力与螺柱内平均应力及螺栓材料的应力应变曲线有紧密联系;接触的前3阶螺纹承受的应力较大,最大应力约为螺杆平均应力的2. 5倍,工况下达到了屈服强度的82. 8%,往后各阶螺纹应力逐步递减;对螺栓加载过程进行了模拟,发现应力水平受加载历史影响。结合螺栓服役条件,认为本次螺栓裂纹与安全裕度不足有关,在附加应力的影响下造成螺栓开裂失效。     

某氢气往复式压缩机连接螺栓的断裂原因

某氢气往复式压缩机在正常工作一段时间后,其连接螺栓发生断裂。通过断口宏观与微观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、力学性能测试等方法,对该连接螺栓的断裂原因进行分析。结果表明:该连接螺栓的断裂性质为低应力高周疲劳断裂。在交变载荷作用下,微裂纹在螺栓螺纹根部高应力集中区域萌生;螺栓热处理不当导致形成回火索氏体、上贝氏体和铁素体的混合组织,造成螺栓的强度和硬度偏低,并加速疲劳裂纹扩展。最终连接螺栓发生疲劳断裂。     

轻烃站原料气压缩机A机进气阀阀盖螺栓的断裂原因

通过对某油田轻烃站原料气压缩机A机进气阀阀盖螺栓的断口形貌、化学成分、显微硬度、显微组织、受力情况等进行分析,讨论了螺栓失效的原因。结果表明:螺栓的断裂性质为疲劳断裂,疲劳裂纹在螺纹根部萌生;螺纹根部存在因加工不当而出现的缺口、凹坑等缺陷,缺陷处易产生应力集中而成为疲劳裂纹源,在压缩机工作时产生的交变应力作用下微裂纹扩展,并最终导致螺栓的断裂;建议在螺栓加工过程中,采用表面喷丸、渗碳、渗氮等工艺在螺纹根部表面引入残余应力,严格按照高强紧固件的热处理要求进行调质热处理,严格按照压缩机的使用要求紧固螺栓,并定期检查和更换螺栓。     

某加热器螺旋管泄露的原因

某加热器螺旋管在运行过程中发生泄露,通过宏观形貌和显微组织观察、化学成分分析、扫描电镜和能谱等方法研究了其泄露原因。结果表明:螺旋管发生蠕变开裂,开裂形式为脆性沿晶开裂;由于服役温度过低,该螺旋管焊接热影响区中沿晶界析出片线状碳化物,使得其附近形成贫铬区;在弯曲应力、振动应力和焊接残余应力作用下,碳化物周围出现较多空洞缺陷,空洞扩展长大而形成裂纹,导致泄露。     

某电站锅炉末级再热器异种钢管焊接接头的断裂原因

某电站锅炉末级再热器12Cr1MoVG/TP304H异种钢管焊接接头在服役过程中发生断裂,通过宏观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察、微区成分分析等对断裂原因进行分析。结果表明:该异种钢管焊接接头沿12Cr1MoVG钢管侧熔合线发生脆性断裂;在高温工况下长期服役后,焊接接头发生碳的扩散迁移,导致12Cr1MoVG钢管侧熔合线附近集聚的碳化物沿晶界分布并形成微观蠕变裂纹,从而严重削弱了该区域的强度和韧性,同时12Cr1MoVG和TP304H钢的导热系数和线膨胀系数差别很大,导致高温环境下形成较大的热应力,在高温蒸汽压力和热应力的综合作用下该异种钢焊接接头沿12Cr1MoVG钢管侧熔合线发生脆性断裂。     

G4335V钢服役10年后的冲击韧性研究

通过对G4335V新材料和服役10年的G4335V超高压水晶釜体材料进行系列温度夏比冲击试验和材料性能测试,从宏观和微观角度对冲击断口进行对比分析,结果表明,服役10年后的G4335V钢韧性显著下降,韧脆转变温度升高,断口裂纹源更多。其原因是缺陷在晶界处富集导致晶界弱化,出现沿晶断裂、材料严重脆化。综合评定服役10年后的G4335V钢性能劣化严重,对超高压水晶釜的安全生产带来严重威胁。