Page 17 - 理化检验-物理分册2018年第十一期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１８１１００１

汽轮机 IN７８３ 合金螺栓的断裂行为

孙 雄,杨 超,杨贤彪

( 江苏方天电力技术有限公司,南京 ２１１１０２ )
摘 要: 应用于超超临界机组汽轮机再热汽门的IN７８３ 合金螺栓频繁发生断裂, 断裂形式多样.
为研究影响其断裂行为的因素, 对该螺栓材料进行了不同应力、 温度下的持久断裂试验, 并对断裂
试样进行了金相检验及断口分析.结果表明: IN７８３ 合金螺栓在 ６５０ ℃ 和 ６００ ℃ 时的时效脆性较
大, 持久塑性很低, 试样断裂以沿晶脆性断裂为主, 随着断裂时间的延长, 裂纹源处氧化特征及断口
腐蚀特征越来越明显, 断裂形式逐渐转变为沿晶氧化断裂.
关键词: In７８３ 合金螺栓;断裂;时效脆性;裂纹源;沿晶氧化

中图分类号: TG１１５．５ 文献标志码: A 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１８ ) １１Ｇ０７８５Ｇ０５
FractureBehaviorofIN７８３Allo yBoltsinSteamTurbine

SUNXion g YANGChao , YANGXianbiao
,
( Jian g suFrontierElectricTechnolo gyCo． , Ltd． , Nan j in g２１１１０２ , China )

Abstract : In７８３allo yboltsusedinreheatvalveofultrasu p ercriticalsteamturbinefracturedfre q uentl y , and
thefractureforms werevarious．Inordertostud ytheinfluencin gfactorsofthefracturebehavior , theru p ture
fracturetestoftheboltmaterialwascarriedoutunderdifferentstressesandtem p eratures , andthefracturesam p les
wereexaminedb ymetallo g ra p hicexaminationandfractureanal y sis．Theresultsshowthatthea g in gbrittlenessof
theboltswasg reaterat６５０ ℃ and６００ ℃ , anditsru p turep lasticit y wasver ylow．Thefracture modeofthe
sam p les were mainl yinter g ranular brittlefracture．With the extension ofthefracturetime , the oxidation
characteristicsofthecracksourceandthecorrosioncharacteristicsofthefracturesurface were moreand more
obvious , andthefracturemodeg raduall y chan g edtointer g ranularoxidationfracture．
Ke y words : In７８３allo ybolt ; fracture ; a g in gbrittleness ; cracksource ; inter g ranularoxidation

２０ 世纪 ９０ 年代末, 美国 S p ecialMetals公司开 高的铬含量会使铁磁性高温合金的居里温度降到室
发出一种用于航空发动机的新型抗氧化、 低膨胀高 温以下 [ ３ ] , 使其线膨胀系数高于连接件 ( 阀门或汽
温 合 金 Inconelallo y ７８３ ( 简 称 IN７８３ ) . 与 缸) 的, 且导热性能差. IN７８３ 合金不仅具有传统高
[ １ ]
Inco９xx系列合金相比, IN７８３ 合金在保持 γ′ 相强 温合金高的蠕变断裂强度和抗松弛性能, 还具有与
化的同时大幅度提高了合金中铝的含量, 促使合金 马氏体耐热钢相接近的线膨胀系数; 该合金用于汽
中沿晶析出 ＧNiAl相, 从而提高了合金抗应力加速 轮机再热汽门的阀盖螺栓时, 运行温度在 ６００ ℃ 左
β
晶界氧化( SAGBO ) 的能力. 右, 设计蒸汽压力为 ６MPa , 无交变载荷作用.
近年来, 随着超超临界汽轮机技术的兴起, 对汽 IN７８３合金螺栓自投运以来, 在全国范围内发生
轮机高温螺栓的各项性能提出了更高的要求, 该合 了极为频繁的断裂.彭以超等 [ ４ ] 认为, 螺栓断裂与预
金也被用作汽轮机组的螺栓材料 [ ２ ] . 紧力过大无关, 是由于应力促进晶界氧化导致疲劳裂
GH４１４５ 和 R２６ 等传统高温合金螺栓的铬含量 纹沿着氧化损伤区进行扩展所致.姜涛等 [ ５ ] 发现, 某
均在 １５％ ( 质量分数) 以上, 抗氧化腐蚀性能好, 但 断裂螺栓热紧时加热棒局部高温导致螺栓孔材料烧

损并产生裂纹源, 进而引起螺栓断裂.笔者曾依据某
收稿日期: ２０１８Ｇ０８Ｇ０１
作者简介: 孙 雄( １９８３－ ), 男, 工程师, 主要从事电网、 电站设备 电厂断裂螺栓的失效分析结果, 指出由于 β 时效处理
不合格导致产生晶界氧化裂纹, 是某些IN７８３合金螺
失效分析及检测方面的研究, １８０６１６０２０１８＠１６３．com
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