火电厂锅炉20G水冷壁管失效分析

通过宏观分析、显微组织观察、室温拉伸性能试验、物相分析和成分分析,对某火电厂锅炉20G水冷壁管爆管原因进行分析。结果表明:开裂起源于水冷壁管内壁,爆口及爆口附近壁厚存在明显的腐蚀减薄现象,爆口附近内壁显微组织为铁素体和珠光体,珠光体存在球化现象,沿晶界出现裂纹和氧化物。结合锅炉运行状况,推测水冷壁管在接焊缝两侧积垢聚集区产生局部氧腐蚀和氢腐蚀,是引起爆裂的主要原因。建议控制水质,做好停炉保护工作,减少炉管积垢,加强焊缝连接处壁厚的检测,及时更换不满足厚度要求的管路。

钨纤维增韧钨基复合材料的研究进展

钨纤维增韧钨基复合材料作为一种理想的面向等离子体材料,可以不需要引入其他合金元素,通过充分发挥钨纤维本身的优异性能而提升其韧性。对钨纤维增韧钨基复合材料的增韧机理、增韧相类型、制备方法的研究现状进行了综述,重点介绍了钨纤维表面改性、钨纤维体积分数以及烧结温度对复合材料性能的影响,指出了该复合材料今后的研究方向。

多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展

氢脆是高强钢中普遍存在的现象,也是其研发过程中必须攻克的难题。为了深入理解高强钢的氢脆与其缺陷之间的关系,发展了许多测试评价方法,如宏观尺度的慢应变速率拉伸、线性增加应力、恒载荷拉伸这类力学实验以及检测氢含量的热脱附光谱法和电化学氢渗透法,根据高强钢的塑性损失、最大断裂应力、断裂时间、应力强度因子、氢的俘获能和扩散速率等参数直接进行氢脆敏感性的评价。但宏观尺度的实验无法深入地研究高强钢发生氢脆的机理,通过介观、微观尺度的实验和表征手段,如压痕法、纳米压痕法、微悬臂梁弯曲实验、原子探针技术、氢微印技术、扫描开尔文探针显微镜等,从局部测试高强钢性能变化和准确检测氢被俘获的位置,能够在解释氢脆机理和认识氢与高强钢中缺陷之间相互作用的问题上提供更加准确的依据。本文介绍、对比了上述这些实验方法并调研了多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展,总结了高强钢氢脆研究现状和主流的测试评价方法,为深入探索高强钢氢脆提供了思路。

TC10钛合金棒材裂纹分析

裂纹是钛合金在生产加工时的常见缺陷。针对生产中TC10钛合金棒材的裂纹缺陷,通过OM、SEM、EBSD以及维氏硬度测试,研究裂纹缺陷的形貌、组织、性能,分析裂纹产生原因。结果表明,裂纹区域的低倍组织中无明显冶金缺陷产生,晶粒主要呈模糊以及半模糊晶,且无分层组织以及细晶亮带存在;高倍组织与正常区域相同,初生α相与正常区域内初生α相数量基本相同,裂纹两侧基体的金相组织正常。裂纹区域V和Cu元素成分偏低,O元素成分略高,密排六方相和体心立方相含量分别为48.33%和0.50%,低于正常区域的。裂纹区域平均硬度为374 HV,较正常区域的硬度低约30 HV。经分析得出,此裂纹为淬火裂纹。

某锅炉12Cr1MoVG钢过热器管开裂失效的原因

某电站锅炉12Cr1MoVG钢过热器管运行半年即发生爆管开裂。为查明其开裂原因,采用形貌观察、化学成分检测、力学性能试验、硬度测试、非金属夹杂物分析、显微组织分析等方法,对过热器管进行了失效分析。结果表明:过热器管冷弯成型后未进行热处理以消除应力,且弯管内壁有微裂纹等加工缺陷;在服役过程中管子内壁氧化层大幅降低了传热效率,导致过热器管超温运行,从而使金属发生脱碳,降低了金属的耐腐蚀性能;炉水中Na_(3)PO_(4)含量和碱度超标,弯管内壁氧化层中游离态碱离子沉积并浓缩形成碱液,使过热器管在加工缺陷处产生碱应力腐蚀,在弯曲应力作用下过热器管发生沿晶界开裂。

600 MW机组锅炉后屏过热器爆管失效分析

某火力发电厂600 MW机组锅炉后屏过热器发生爆管失效事故,对锅炉后屏过热器爆管管样、后屏过热器对比管样、后屏过热器备品管样等送检管样进行了爆口宏观形貌、室温拉伸、显微组织、氧化物XRD等项目的试验,结合后屏过热器超温记录及运行参数进行分析,结果认为,此次爆管原因主要为管子使用时严重超温所致。

高强度风电螺栓用42CrMoA钢阶梯轴裂纹缺陷分析

42CrMoA钢阶梯轴调质开裂。对带有裂纹的阶梯轴试样进行分析。结果表明裂纹附近无夹杂物,组织无氧化脱碳。分析认为试样裂纹在调质处理过程产生。通过对化学成分优化,降低Si、Mo合金质量分数,添加更多的Mn、Cr合金,同时将w(C)从0.406%提高到0.425%,保证42CrMoA钢淬透性,化学成分优化后,在相同加工工艺情况下,阶梯轴没有再出现调质开裂。

基于细观损伤模型的起重机械用低合金钢失效行为预测

在起重机械(特别是对于长期使用后材质性能发生显著劣化的起重机械或已产生低周疲劳裂纹的起重机械)使用事故中,整机倾覆和折断事故占据了80%,故预测其服役工况下的极限承载能力是实现起重机械延寿的关键。Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)模型是宏、微观相结合的方法,具有坚实的物理背景,但由于其8个强耦合参数难以确定,故工程应用很少。文中针对起重机械常用低合金钢Q345材料GTN模型中每一类参数的物理特性,探索了1套运用微观观测+损伤演化监测+胞元力学响应分析+有限元试错的材料参数多联去耦策略,仅依赖少量实验和有限元分析即确定了唯一1组GTN参数,并将其成功应用于多裂纹平板的失效行为预测。该研究成果能够用于起重机械材质参数的快速标定,为起重机械复杂受力下承载能力评估提供理论与方法指导。

增程器气门弹簧断裂原因分析

某增程器气门弹簧在服役早期连续发生了多次断裂,采用外观检查、断口分析、能谱分析、硬度测试、金相分析和化学成分分析等方法分析了断裂原因。结果表明:该弹簧原始存在的折叠类缺陷是其疲劳断裂的裂纹源,折叠缺陷的存在使折叠尖端处应力集中,在交变载荷作用下,成为疲劳裂纹源并不断扩展,最终断裂失效。

某40Cr汽车稳定杆球头销断裂失效分析

汽车稳定杆是保证车辆行驶平顺性、操纵稳定性、舒适性、安全性及汽车准确行驶的重要部件。稳定杆球头销一旦发生失效将导致汽车稳定杆整体功能丧失,严重威胁汽车行驶安全。为确定某40Cr汽车稳定杆球头销发生断裂失效原因,对失效球销进行宏观检查、化学成分分析、金相组织分析、显微维氏硬度测试、断口分析、氢含量检测,结合电阻焊接和镀锌工艺,进行了综合失效原因分析。结果表明,该球头销的断裂模式为沿晶脆断,断裂原因为电阻焊熔合区外层存在局部未熔合,镀锌后未能有效消氢处理,导致焊接区发生吸氢,从而引发氢脆断裂。通过200℃保温消氢2 h热处理前后氢含量对比分析,提出增加消氢热处理工艺并控制电阻焊工艺参数避免类似断裂失效,为球头销制造提供参考。

高强度螺栓氢扩散模拟研究

利用有限元软件,建立了应力—氢扩散顺序耦合分析模型,对M56高强度螺栓服役及卸载过程中的应力分布、充氢及氢逸出过程进行了模拟分析。通过计算,获得了螺栓在预紧力作用下的应力分布情况,以及氢在螺栓内部的瞬态分布规律。对比有无应力对氢扩散结果的影响发现:应力的存在会加速氢向拉应力方向扩散。在应力作用下并对螺栓实物的氢含量进行了测量,结果显示,模拟值与测量值分布规律基本一致,验证了模拟过程的准确性。

加氢循环压缩机活塞杆断裂失效分析

加氢循环压缩机是加氢装置中关键的动力设备,加氢循环氢压缩机运行过程中最容易出现的故障是活塞杆断裂,而其断裂原因往往各不相同,针对不同情况下活塞杆的失效原因,避免其失效对加氢装置机组的安全运行具有重要意义。针对某氢循环压缩机活塞杆发生断裂失效问题,通过对断裂后的活塞杆进行宏观和微观组织形貌观察、化学成分分析、金相组织分析、断面硬度测试,研究活塞杆断裂失效的原因。结果表明:活塞杆组织成分符合标准,断口无疲劳断裂的典型特征和应力腐蚀断裂的典型特征,而是由于氢渗入金属内部引起的氢致破坏断裂。

面向结构裂纹监测的贴片天线传感器技术研究进展

文中针对国内外将微带贴片天线传感器应用在金属结构裂纹监测领域中的关键技术研究展开阐述,详细介绍了基于微带贴片天线的裂纹参数监测技术、阵列设计方法、多参数解耦技术以及抗干扰技术近年来的研究现状,分别对各部分研究中微带天线传感器在结构设计、参数监测灵敏度、应用现状等方面进行了概括。最后,总结了微带天线裂纹监测技术的发展历程,并面向今后在实际应用中需要考虑的技术问题和未来发展方向进行了展望。

电站锅炉屏式过热器夹持管爆管分析

某电站锅炉屏式过热器夹持管发生了爆管。采用宏观检验、化学成分检测、金相分析、冲击试验及显微硬度检测对爆管原因进行了分析。结果表明,爆管原因是对TP347H管冷弯加工后没有进行固溶处理,产生了加工硬化,晶间贫铬产生的裂纹导致了强度下降,材料无法满足设计要求,最终发生脆性断裂。为避免同类事故的发生,建议对TP347H管在冷加工变形后进行固溶处理和稳定化处理。

基于修正Burgers模型的泥岩层套管形变影响因素分析

地层含水饱和度的变化对于泥岩储层的蠕变特性有较大影响,尤其是注采过程中泥岩段套管产生形变从而导致套管损坏。本文在Burgers模型基础上加入含水饱和度元件,提高了瞬时蠕变阶段模型的精度,同时对实际油田某泥岩区块进行了比对,得出随含水饱和度增加,地层蠕变量增大,且瞬时蠕变阶段时间减小的结论,同时在蠕变条件下套管壁厚、水泥环弹性模量、地层含水饱和度均可大幅度影响套管变形,而套管尺寸对套管变形几乎无影响。本研究成果能够更加准确地计算地层不同含水量条件下泥岩蠕变的套管变形,对井筒的破坏进行有效的预防及控制。

一种大尺寸20CrMnTi渗碳齿轮断裂失效分析

通过金相分析、化学成分分析、硬度测试、扫描电镜分析等,对一种大尺寸20CrMnTi渗碳齿轮的断裂失效事故进行试验研究。结果表明:齿轮断裂发生在弯曲应力最大的齿根部,在渗碳层发生沿晶断裂,心部为穿晶准解理断裂。齿轮失效的原因是该20CrMnTi钢齿轮尺寸大,齿轮的淬透性不足导致心部不能获得马氏体组织,而是形成了上贝氏体组织,贝氏体组织中的不连续片状碳化物分布在铁素体条间,在应力作用下促进了裂纹扩展,使齿轮最终失效。

液态金属脆化机理研究现状

液态金属脆化是金属材料与液态金属(如汞、镓和铟等)接触导致金属力学性能退化的现象,常表现为塑性损失、抗拉强度下降、延展性损失和断裂强度降低。液态金属脆化现象在工业生产中广泛存在,目前最为普遍接受的机理是吸附作用诱发表面和裂纹尖端原子间结合力的弱化,从而导致位错发射与界面分离。本文简要综述了液态金属脆化机理与影响因素的研究现状,分别从原子与晶体尺度上概述了晶界原子侵穿模型和晶间开裂模型,分析了脆化破坏与液态金属腐蚀的关系,总结了现有研究存在的几点问题,并给出了未来研究的建议。

新氢压缩机电机转轴开裂失效分析

某新氢压缩机电动机服役过程中转轴轴伸端出现多处不同程度的裂纹。通过对含裂纹断轴进行宏观形貌检查、微观检查、化学成分分析、力学性能检测和金相组织观察,分析其开裂失效的原因。结果表明:轴肩底部圆角部位存在加工刀痕,且转轴调质处理工艺不当,未得到正常调质后的金相组织,转轴材料的强度和韧性低,导致转轴在高速运转过程中和交变载荷的作用下产生疲劳开裂失效,失效类型为高周疲劳。

含氢气体环境中管线钢材料氢相容性评价的力学性能关键指标研究

本文在不同分压氢气环境中对材料为X42,X52,X60,X70和X80的管线钢材料进行慢应变速率拉伸、断裂韧性和疲劳裂纹扩展测试,研究了含氢气体对管线钢强度、塑性、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率等性能的影响,讨论了氢分压对管线钢材料氢环境相容性的影响,提出了适于管线钢氢环境相容性量化评价的关键力学性能指标和相应的指标测试方法,以便科学评估管线钢材料对氢环境的适应性。

双频激振下带V形缺口轴的疲劳寿命研究

针对金属轴类零件在实际复杂工况下易产生应力集中而发生疲劳破坏的问题,利用双频激振系统,研究带V形缺口轴的疲劳寿命随缺口几何参数的变化规律。首先,提出了促进轴疲劳裂纹萌生的激振频率控制曲线,同时采用响应曲面法中的Box-Behnken设计法对V形缺口的夹角、圆角半径和深度进行三因素三水平的实验设计;其次,建立了疲劳寿命多元回归预测模型,并采用方差分析法对模型进行可靠性评价;最后,利用响应曲面和等高线图分析了缺口的夹角、圆角半径和深度对轴疲劳寿命的影响规律,并进行了预测模型的应用。研究结果表明:疲劳寿命预测值与实测值之间的误差在4.2%以内,预测精度较高,预测模型可靠;缺口几何参数对疲劳寿命从大到小的影响次序是缺口深度、缺口圆角半径、缺口夹角,以圆角半径和深度的交互作用对轴疲劳寿命的影响最为显著。研究结果可为金属轴类零件的抗疲劳设计提供重要参考。