Page 18 - 理化检验-物理分册2018年第十一期

孙 雄, 等: 汽轮机IN７８３ 合金螺栓的断裂行为

栓断裂的主要原因 [ ６ ] .笔者结合实际断裂案例和加
速持久断裂试验结果, 重新系统地研究了IN７８３合金
螺栓的断裂行为, 并提出了预防措施.

１ IN７８３ 合金螺栓断裂类型

根据江苏省超超临界汽轮机 IN７８３ 合 金螺栓
３
断裂情况的统计结果, 其断裂时投运时间为 １０ ~
１０ h ; 断口主要有无裂纹扩展特征的粗糙不平的泥 图 ３ 树枝状分叉裂纹形貌
４
状断口( 如图 １ 所示) 和有裂纹扩展特征的细密断口 Fi g 敭３ Mor p holo gy ofthedendriticbifurcationcracks
( 如图 ２ 所示) 两大类.因制造产生的宏观缺陷引起 氧化特征( 如图 ４ 所示); 将图 ２ 所示的断裂类型命
的断裂和因同组螺栓中已有螺栓断裂导致其他螺栓 名为 Ⅱ 类断裂, 此类断裂一般位于加热孔底部( 该处
受到交变载荷而发生的疲劳断裂不在本文讨论之列. 由于外侧螺纹及内孔加工槽的存在应力集中程度很
高), 断口氧化腐蚀特征不明显, 高倍下为沿晶脆性
断口( 如图 ５ 所示).

图 １ 泥状断口宏观形貌
Fi g 敭１ Macromor p holo gy ofmudd y fracture
图 ４ 加热孔内壁氧化特征形貌
Fi g 敭４ Oxidationcharacteristicsmor p holo gy ofinnerwall
oftheheatin ghole

图 ５ 沿晶断裂形貌
Fi g 敭５ Inter g ranularfracturemor p holo gy
根据断口基本特征初步判断 Ⅰ 类断裂为长时
( 低应力) 沿晶氧化断裂, Ⅱ 类断裂为短时( 高应力)
沿晶脆性断裂.为验证这一观点, 在无缺陷 IN７８３
合金螺栓上取样进行不同温度、 应力下的持久断裂
图 ２ 细密断口断裂位置及其宏观形貌 试验, 分析试样断口特征, 找出断裂的主要影响因
Fi g 敭２ Thea fracturelocationandb macromor p holo gy offinefracture 素, 并提出预防措施.
为方便描述, 将图 １ 所示的断裂类型命名为 Ⅰ
２ 试验材料与试验方法
类断裂, 此类断裂一般位于光杆圆弧过渡处( 该处工
作应力最大), 且断口金相表明内孔壁裂源处有类似 试验所用 IN７８３ 合金螺栓试样来自某电厂检
于应力腐蚀的树枝状分叉裂纹( 如图 ３ 所示) 和内壁 修更 换 下 的 完 好 螺 栓, 经 标 准 热 处 理 后 硬 度 为
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