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高温紧固件脆性断裂 高温螺栓
发布时间:2019-03-07 11:20 来源:admin 阅读:

高温螺栓是汽轮机设备中重要部件之一,连接着汽轮机汽缸、主汽门、调骨气门及导汽管等高温部件,确保机组在运行过程中不产生泄漏。我公司近期高调门盖螺栓多台机组产生断裂,严重威逼机组的安然运行,所幸机组检修时代发明及时,未造成螺栓脆性断裂伤人恶性变乱,是以高温紧固件断裂掉效值得借鉴排查。

【关键词】高温紧固件;蠕变脆性断裂

1事宜经由及处理2017年12月份,某电厂#4机组检修过程中发明规格为M20×80高调门阀盖螺栓(见图1)断裂,个中4-1调门断裂13根,4-2调门断裂11根,4-3调门断裂13根,4-4调门断裂8根,共计45根,断裂螺栓达70%,随机将断裂螺栓送检,并将64根螺栓全部调换。针对此不安然情况,对备用的#2机组进行同类问题排查,同样存在螺栓断裂的情况(10根),个中2-3高调门盖螺栓断裂最多,达7根。

 

图1

 

图2

 

2原因分析该电厂#4机组累计运行24906h,启停9/9次,高调门阀盖螺栓设计材质为20CrlMolVTiB,宏不雅断口呈脆性断裂描写(见图2),有过载断裂偏向。裂纹肇端于第一个螺纹丝扣尖端,其断口比较粗拙,呈结晶颗粒状,一部分属于旧的裂纹,其外面已有严重锈斑,并且无金属光泽;另一部分为新断口,具有金属光泽,为结晶状断口。这种现象解释螺栓在断裂前已有裂纹存在,裂纹成长到必定程度后产生的断裂。

理化分析成果:①螺栓化学成分分析成果所含合金元素含量均在标准请求范围内,与设计材质相符;②螺栓硬度考验成果均在180-200HB之间,远低于标准请求(255-293HB),力学机能降低明显;③断裂螺栓抽样送检,其金相组织晶粒粗年夜,晶粒度级别为2级。

综上所述,20CrlMolVTiB螺栓临盆过程中出现粗晶,导致蠕变断裂韧性降低,在高温经久运行下,力学机能进一步降低,应用机能不知足运行请求,导致螺栓年夜面积断裂。

3高温螺栓20CrlMolVTiB断裂身分3.1具有蠕变脆性

因为自身的特点,20CrlMolVTiB螺栓具有严重组织遗传性,其在临盆过程中经常出现粗晶现象,即低倍实验中出现肉眼可见的、在不合角度的光线下出现不合光彩与光亮度的多边形颗粒斑块(混晶)。存在晶粒粗年夜必定导致蠕变断裂韧性降低,应用机能不克不及知足运行请求。

3.2 应力集中影响

螺栓的螺纹相当于缺口感化,若螺纹加工质量不好,螺纹根部圆角半径过小,因而在此尖利缺口处存在较高的应力峰。同时螺栓构造设计不合理,在螺栓与工作颈过渡区无圆角,在第一丝扣螺纹上造成严重的应力集中。据材料介绍:在第一丝扣上的应力集中相当于遭受全部应力的50%阁下。

3.3 运行状况影响

机组如多次启停和运行负荷不稳定变更,都将使汽轮机运行温度波动,乃至沿螺栓长度偏向产生温度梯度变更,产生必定的热应力,造成热应力低轮回疲惫,若频繁启停和负荷变更将使螺栓遭受蠕变和疲惫的交互感化。

3.4 安装时螺栓偏斜的影响

安装螺栓时,因为螺栓与法兰不垂直,或螺帽、垫圈结合面歪斜,法兰凹凸不平等原因,都邑使螺栓扭紧后产生偏斜。在偏斜的影响下,将会使螺栓产生较年夜的曲折应力,乃至造成沿螺栓圆周上遭受不平均的附加轴向应力。

4预防办法螺栓采购宜实施定点采购,金属监督人员懂得其临盆过程和质量包管体系,并与制造厂专业人员沟通,确保螺栓临盆和考验按规定请求进行,从而进步新螺栓入厂合格率。新螺栓入库前必须考验,不经考验不克不及入库,严格履行DLT438标准请求及公司到货验收轨制,因为20CrlMolVTiB钢螺栓具有严重组织遗传性,建议进步晶粒级别评定考验比例,彻底防治晶粒粗年夜导致螺栓脆性断裂。

4.1加强机组检修螺栓的监督

螺栓经久运行后需进行理化考验,以便及时发明缺点,控制材料的组织机能变更规律。重点检查以下内容:

(1)蒸汽温度510℃以上而具有热脆偏向的25Cr2MoV和25Cr2Mo1V钢螺栓;

(2)已断裂的螺栓组中尚未断裂的螺栓;

(3)对拆装频繁的螺栓,应缩短考验周期;

(4)高压汽缸高温段螺栓、调速汽门和主汽门螺栓;

(5)运行前考验发明有硬度异常、具有黑色网状奥氏体晶界的螺栓;

(6)对年夜于或等于M32的高温螺栓应拆卸100%无损探伤(超声波探伤、磁粉探伤、渗入渗出探伤、内窥镜不雅察中间孔)

(7)严格履行DLT438标准请求,蠕变测量、材质复合、硬度检测、超声波检测及金相组织分析;

(8)在任何情况下,断裂的螺栓均应解剖实验和掉效分析;

(9)对于调峰机组应用的高温螺栓应增长考验比例。

4.2严格履行螺栓的改换与报废轨制

1)对运行后考验成果相符下列前提之一的螺栓应进行改换。①硬度超标;②金相组织有明显的黑色网状奥氏体晶界;③U形缺口的冲击功:调速汽门螺栓和采取扭矩法装卸的螺栓,Ak≤47J;采取加热伸长装卸或油压拉伸器装卸的螺栓,Ak≤24J;

2)相符下列前提之一的螺栓应报废:①螺栓的蠕变变形量达到1%;②已发明裂纹的螺栓;③产生热脆性,达到改换螺栓的规定;④外形严重毁伤,不克不及补缀答复复兴;⑤螺栓中间局部烧伤熔化。

5总结在年夜小修或日常检修过程中,M32规格以下螺栓广泛看重程度不足,考验项目单一,应用前、投运后的考验标准过低,一向是行业内金属监督管控的盲区,后续应加强该项目标治理。

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