600MW超超临界机组高旁阀门螺栓失效分析.doc

600 MW超超临界机组高旁阀门螺栓失效分析 郑坊平，崔雄华，王弘喆，唐丽英，崔锦文 西安热工研究院有限公司 西安 710032 Failure Analysis for Bolt of High Pressure Bypass Valve of 600 MW Ultra Supercritical Unit ZHENG Fang-ping, CUI Xiong-hua, WANG Hong-zhe, TANG Li-ying, CUI Jin-wen Thermal Power Research Institute, Xi’an 710032, China ABSTRACT: By means of macrographic examination, alloy composition analysis, mechanical properties testing，metallographic examination, fracture analysis and EDS analysis, the failure reason for bolt of high pressure bypass valve of 600 MW ultra supercritical unit was analyzed. The results showed that the failure was stress corrosion cracking, which was mainly related to the bad solution condition of bolt raw, high hardness and work hardening of threads. Some preventive measures for the bolt failure were brought forward.. KEY WORD: bolt of valve; stress corrosion; solution treatment; work hardening 摘要：通过宏观检验、合金成分分析、力学性能检验、金相检验、断口分析及能谱分析等方法，对某厂600 MW超超临界机组的高压旁路阀门螺栓螺栓为应力腐蚀开裂螺栓原固溶处理状态较差硬度过高 1 前言 某电厂600 MW超超临界机组阀盖螺栓规格为M30×170 mm为B446-Gr1，与国产Ni基高温合金GH3625成分基本一致根失效的阀盖螺栓如图所示，其中1号螺栓开裂于第一齿螺纹，2号螺栓断裂于中部螺纹。 图1 2根失效螺栓的外观形貌 1号螺栓的裂纹及2号螺栓的断口宏观形貌如图所示断口芯部发蓝45°方向斜向起裂，断口宏观形貌呈现较明显的脆性开裂特征。 (a) 外壁裂纹分叉 (b) 内部裂纹发展特征 (c) 裂纹打开后的断口 图2 1号螺栓局部宏观形貌 图3 2号螺栓断口宏观形貌 2.2 合金成分分析 采用NITON xlt898型直读式光谱仪对2根螺栓进行合金成分分析，分析结果见表1。可见螺栓的合金成分与ASTM B446-2003[1]对B446-Gr1钢的化学成分要求相符。 表1 螺栓材料的合金成分分析结果(质量分数%) 条件及样品编号 C Al Si Ti Cr Fe Ni Nb Mo 光谱分析 1号 / / / / 21.74 / 63.84 / 9.36 光谱分析 2号 / / / / 20.82 / 64.28 / 9.59 标准值 ≤ 0.10 ≤ 0.40 ≤ 0.50 ≤ 0.40 20.0 ~23.0 ≤ 5.0 ≥ 58.0 3.15 ~4.15 8.0 ~10.0 2.3 力学性能检验 在失效螺栓上加工纵向拉伸试样(Ф6mm)和纵向冲击试样(U型缺口)。拉伸试验依据GB/T 228-2002在MTS 880型电液伺服材料试验机上进行冲击试验依据GB/T 229-2007在JBC-300型电子测力冲击试验机上进行依据GB/T 231-200在HB-3000型台式硬度计上冲击试样进行布氏硬度试验，。的性能符合标准要求屈服强度抗拉强度 表2 螺栓的力学性能试验结果 螺栓编号及条件 Rm /MPa Rp0.2 /MPa A /% Z /% KU2 /J 硬度 /HB 1号 1370 940 37.5 52.0 83.1 341、383 2号 1280 875 36.5 54.0 87.5 331、345 104.6 309、325 ASTM B446-Gr1 ≥120 ksi (829) ≥60 ksi (415) ≥30 / / / Z9-0105-1990[5] GH3625 ≥830 ≥410 ≥30 / / ≤290 在1号