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不锈钢堵头断裂的原因与解决方案

时间:2020-10-11 10:13:13 来源:本站 点击:162次

  一、开裂状况:
  某项目开裂的S43100不锈钢堵头为电渣重熔生产的铸造棒料,规格为φ40mm×300mm,其化学成分:wC=0.137%、wMn=0.15%、wSi=0.58%、wS=0.006%、wP=0.024%、wCr=16.88%、wNi=2.32%。螺栓的热处理工艺为淬火:1020℃保温后油冷至200℃以下出炉空冷至室温,回火:530℃保温后空冷至室温。然后将试样加工成标距为30mm、平行部分直径6mm的棒状拉伸试样,并在RSA250万能实验机上按照 GB/T 228—2002《金属资料 室温拉伸实验方法》进行常温拉伸实验
  二、开裂原因剖析:
  该开裂螺栓断口清洗前,整个断面无明显的剪切唇,螺栓断口上存在较厚腐蚀产品。SEM/EDX元素剖析标明腐蚀产品中首要含有 Fe、Cr、O、C和Cl元素,还含少量S、Si元素,标明实践执役环境中含Cl-等侵蚀性离子。
  经过酸洗和用毛刷去除腐蚀产品后的断口形貌如图2所示。采用扫描电子显微镜对去除腐蚀产品后的断口的微观特征进行了观察,成果标明,开裂螺栓断口出现典型的沿晶开裂特征,断口出现冰糖状特征。
  为S43100不锈钢热处理后扫描电镜SEM照片。由图3可知,热处理后的S43100不锈钢以索氏体为主,均布着呈块状的铁素体,并且晶内和晶界弥散散布很多的碳化物且接连散布。
  S43100不锈钢需要经过热处理才能得到相应的力学性能,可是此钢在530℃左右回火时,晶界上分出很多的含Cr碳化物,然后构成贫Cr区,然后下降了资料的耐蚀性。
  三、改善措施:
  以往的S43100不锈钢螺栓技术要求的屈从强度为833MPa,可是近来国外压缩机使用此资料螺栓时现已改为采用屈从强度为686MPa。鉴于S43100不锈钢在530℃邻近有很多的含Cr碳化物分出,下降资料的耐蚀性,根据国外经验和以上的查验成果,将S43100不锈钢螺栓的回火温度改为600℃。
  另取同批螺栓锻件6件,对其进行淬火:1020℃保温后油冷至200℃以下出炉空冷至室温,回火:600℃保温后空冷至室温的热处理工艺,取其中3件试样进行力学性能检测,其成果为:试样7屈从强度806MPa、试样8屈从强度811MPa和试样9屈从强度794MPa。将剩余3件试样进行应力腐蚀敏感性查验,其慢拉伸实验(SSRT)成果均为0,阐明此时S43100不锈钢的应力腐蚀敏感性很小,然后对编号为8的试样进行断口扫描查验
  四、总结:
  (1)热处理后的S43100不锈钢以索氏体为主,均布着呈块状的铁素体,并且晶内和晶界弥散散布很多的碳化物且接连散布。
  (2)开裂的S43100不锈钢螺栓断口为典型的沿晶开裂特征。
  (3)S43100不锈钢在530℃左右回火时,晶界上分出很多的含Cr碳化物,然后构成贫Cr区,然后下降了资料的耐蚀性。

 

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