佳工机电网 在线工博会 我的佳工网 手机版 English
关键字  
  选择展区 >>
您的位置: 首页 > 基础件/通用件展区 > 阀门展厅 > 产品库 > 技术论文 > 正文 产品库 会展 人才 帮助 | 注册 登录  
阀门
 按行业筛选
 按产品筛选
查看本类全部文章
e展厅 产品库 最新动态 技术文章 企业目录 资料下载 视频/样本 反馈/论坛
  技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评 投稿 发表科技文章 
阀体开裂原因分析
作者:沈阳高压开关公司 吕凤海 王玉坤
欢迎访问e展厅
展厅
8
阀门展厅
球阀, 蝶阀, 闸阀, 电动阀, ...
我公司生产的500kV高压开关采用液压操作。液压机构的心脏部分二级阀阀体在操作试验时发生开裂漏油事故。为此,我们对二级阀阀体开裂原因进行了分析。

1 阀体材质及使用状况

1.1 材质

阀体材质为GCr15SiMn钢,其化学成分见表1。其外形尺寸见图1。

表1 阀体化学成分质量分数w(%)
C Si Mn Cr S P Ni
1.01 0.57 1.07 1.48 0.01 0.024 0.05


图1 阀体外型尺寸

1.2 阀体制造工序

下料→退火→粗加工→淬火、回火→精加工→镀锌。阀体热处理工艺见图2,热处理后硬度为57~59HRC。


图2 阀体热处理工艺曲线

1.3 使用状况

阀体内承受32~34MPa油压,于户外使用,开裂均发生在操作100~200次以后。

2 宏观检查

图3为阀体宏观像,阀体开裂发生在油孔边缘,长度约30mm,裂纹平直。


图3 阀体开裂从油孔边缘起始

3 断口检查

将阀体解体后断口呈银灰色,未被氧化和腐蚀,说明阀体裂纹既不是淬火裂纹也不是腐蚀裂纹,根据断口形貌可以认为是瓷状断口,属脆性断裂。

断口照片见图4,由图4可以看出裂纹断口上有许多放射状纹理。根据裂纹走向可以看出有两处裂纹源,即箭头1、箭头2所指处。1处为第一裂纹源,2处为第一裂纹扩展到一定程度后才诱发产生的,裂纹源1位于不同平面交角附近。工作时估计此处有一定的应力集中。


图4 裂纹断口断裂源部分 ×6
(箭头1、2各指一个断裂源)

将裂纹源进一步放大,图5为第一裂纹源放大像,图6为第二裂纹源放大像。可以看出两处裂纹源均有二次裂纹,都以沿晶断裂为主。


图5 断裂源1放大像


图6 断裂源2放大像

图7、8为第一裂纹源局部放大像。从图7、8可以看出沿晶断裂面上有一些析出颗粒及孔洞。经X射线能谱分析说明这种颗粒的铬含量较基体约高1倍。X射线能谱分析结果见表2。估计这种析出的颗粒是(Fe、Cr)3C型碳化物。


图7 断裂源1局部放大像
(箭头指晶界析出颗粒)


图8 断裂源1局部放大像
(箭头指晶界孔洞)

表2 X射线能谱分析结果 w(%)

测量位置 Si S P Mn Cr Fe
晶界析出颗粒 0.6 0.11 0.08 0.96 2.97 95.38
基  体 0.51 0.039 0.026 0.99 1.44 96.99

4 金相组织

金相试样经深度腐蚀后可以看出有网状碳化物沿晶界析出,这与断口观察结果一致。

5 开裂原因分析及验证

断口观察说明阀体开裂有一个扩展过程,并不是瞬时断裂,这与阀体经过100~200次操作试验相符,反映了阀体开裂是逐渐发生的属滞后破坏型,且阀体经过电镀锌,因此怀疑可能为氢脆所致。另外,GCr15SiMn钢第一类回火脆性区为200~400℃之间,而此阀体回火温度恰在250~270℃之间,因此怀疑可能有第一类回火脆性产生。

鉴于以上分析又进行了验证试验。

在阀体上取样制备3点弯曲试样,用线切割在试样中间开槽,对试样电解充氢,其中电解液为10%盐酸水溶液,电压6V、充氢时间30min。以3点弯曲方式对充氢试样加80%屈服载荷的力,经10min后断裂仍以沿晶断口为主,见图9,可以看出断口形貌与图5相近,说明阀体开裂确系氢脆所至。


图9 阀体滞后破坏型氢脆断口

为验证阀体开裂是否为回火脆性引起,仍在阀体上取样制备3点弯曲试样,将试样430℃×2h回火后,以3点弯曲方式将试样折断,其断口照片见图10,可以看出断口基本上为穿晶断口,很少见沿晶断口。回火后硬度为46HRC,因此开裂阀体的回火温度为430℃时避免了第一类回火脆性区,沿晶脆断就可以基本消除。抗弯强度也由原来的305MPa提高到762MPa,这充分证明了阀体开裂的沿晶脆断确实是由第一类回火脆性引起的。


图10 阀体经430℃×2h空冷处理后的瞬断断口

6 改进措施及效果

将回火温度控制在400~450℃之间避开第一类回火脆性区。实际生产中采用430±10℃。并增加电镀锌后的去氢工艺。改进工艺后的阀体经过近百次的操作试验尚未出现阀体开裂现象。

作者简介:吕凤海:男,36岁,高工,主要研究金属表面热处理及热处理对弹簧性能的影响。      发表论文3篇。

参考文献
1 曾健康.GCr15SiMn钢轴承不宜作镀锌处理.金属热处理,1997(1):50
2 金属机械性能编写组.金属机械性能.北京:机械工业出版社,1982,10:145~152
3 刘云旭.金属热处理原理.北京:机械工业出版社,1981,9:246~249工艺改进(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (11/18/2004)
查看更多阀门相关文章: more
·金属阀门的腐蚀及合成材料阀门的应用 newmaker (4/2/2006)
·钟罩式安全阀制造 葛臣信 吴文珍 (11/22/2005)
·新型调速阀及其应用 淄博学院 刘同义 许同乐 薛磊江 (11/18/2004)
·供水管网中阀门问题的研讨 成都自来水总公司 何维华 (11/18/2004)
·给水泵最小流量阀选型探讨 广东省电力设计研究院 黄尚平 (11/17/2004)
·介绍一种气控三通阀门 济南华能气动元器件公司 刘国明 (11/17/2004)
·减压阀在大落差管道上的应用 (11/16/2004)
·推广型电液比例溢流阀的研制 广州机床研究所 成国真 黎保新 (11/16/2004)
·止回阀缓闭结构设计 兰州阀门厂 徐明阳 韩成延 (11/16/2004)
·重锤式蝶阀的应用 (11/14/2004)
查看相关文章目录:
·基础件/通用件展区 > 阀门展厅 > 阀门文章
文章点评 查看全部点评 投稿 进入贴吧


对 阀门 有何见解?请到 阀门论坛 畅所欲言吧!


网站简介 | 企业会员服务 | 广告服务 | 服务条款 | English | Showsbee | 会员登录  
© 1999-2024 newmaker.com. 佳工机电网·嘉工科技