二氧化碳高压气瓶定期检验中水压试验泄漏失效分析

为了研究二氧化碳高压气瓶定期检验中水压试验漏水失效原因,对泄漏的高压气瓶材料的化学成分、力学性能、宏观和微观断口和金相组织进行研究和分析,结果表明,气瓶内表面发现许多细小的腐蚀凹坑;泄漏位置的裂纹断口面覆盖一层灰黑色腐蚀产物;裂纹起始于内表面脱碳层,呈树根状向外表面扩展;在气瓶内表面易于腐蚀发生的条带组织上形成的穿晶裂纹,具有应力腐蚀开裂特征。泄漏失效的原因为:CO_2与水形成腐蚀性介质环境,在内压作用下,在气瓶内表面条带组织上发生应力腐蚀开裂,裂纹向外表面扩展导致局部穿透整个壁厚或者壁厚不能承受额定的压力而出现泄漏失效。     

环缠绕钢内胆复合气瓶轴向破裂原因分析

为了研究环缠绕钢内胆复合气瓶(CNG-Ⅱ)轴向破裂原因,对实际CNG-Ⅱ气瓶水压爆破试验中出现轴向破裂的气瓶进行有限元分析。对比水压爆破试验结果和有限元分析结果,验证有限元建模的准确性。在此基础上,对受试气瓶进行应力分析,研究气瓶内胆和缠绕层的应力分布,得出气瓶在爆破压力下,内胆筒体段轴向应力大于环向应力,产生超压破坏,发生轴向破裂。     

GCr15SiMn钢轴承套圈开裂原因分析

采用光学显微镜、扫描电镜等检测分析手段,对GCr15SiMn钢轴承套圈开裂原因进行了分析.结果表明:引起套圈开裂的主要原因是由于锻造比不够,始锻和终锻温度偏高,造成套圈组织中存在碳化物偏析以及碳化物呈网状分布,使材料的脆性显著增大.在淬火过程中,由于热应力和相变应力的作用导致轴承套圈萌发裂纹,进而在磨削工序外力作用下裂纹扩展而失效.     

H13钢压铸模具的失效分析

利用光学显微镜、扫描电镜、硬度仪、冲击试验机等对铝合金成形用H13钢压铸模具的早期失效原因进行了分析。结果表明:该模具的失效形式为整体脆断,其主要原因是模具钢中存在较为严重的带状偏析、非金属夹杂物、液析碳化物等组织缺陷,同时热处理工艺也不合理;非金属夹杂物和液析碳化物周围在热应力及机械力作用下形成了裂纹,而带状偏析和不合理的热处理工艺降低了模具的冲击韧性,使得裂纹迅速扩展,最终导致了模具的早期失效。     

某带钢连续热浸镀机组卧式连续退火炉水冷炉辊的开裂原因

采用宏观和微观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、硬度测试等方法,对某带钢连续热浸镀机组卧式连续退火炉水冷炉辊的开裂原因进行了分析。结果表明:水冷炉辊辊套成分中不含铌元素,镍元素含量偏低,导致组织中形成网状富铬碳化物析出相;辊套内腔结垢、水冷不畅使水冷炉辊产生局部过热,导致工作侧辊套基体中粒状合金碳化物的析出和网状富铬碳化物的长大,使工作侧辊套的脆性增加;随着结垢的沉积,水冷炉辊出现轴承转动不畅,甚至堵转现象;在热应力、扭力作用下,裂纹在网状富铬碳化物析出相中形成并沿网状碳化物逐渐向基体内扩展,最终导致水冷炉辊的开裂。     

模具钢的热疲劳

热循环造成的裂纹是热加工零件早期失效最普遍的原因。迅速变换零件的工作温度会引起热疲劳。温度不断地起伏可产生超过材料强度的应力/应变组合。以后会导致零件过早的失效。热疲劳裂纹,工业上称为热裂纹(网状裂纹),大大缩短了轧辊,永久压铸模,锻模,金属穿轧心棒和其它承受连续加热和冷却循环的钢制零件的使用寿命。工具在工作期间承受热应力和机械应力。它们的     

高速钢复合轧辊表面大面积剥落的原因

通过化学成分分析、力学性能检测、显微组织和断口形貌观察等方法,对高速钢复合轧辊表面大面积剥落的原因进行了分析。结果表明：三次浇注工艺控制不当及心部球墨铸铁液纯净度不够导致复合轧辊中间层与高速钢表层及心部铸铁层的界面处存在大量粗大碳化物、片状分布的疏松孔洞以及聚集分布的夹杂物带等严重缺陷,使得界面处的结合不良;在轧制力的作用下,裂纹在上述缺陷处萌生,并沿缺陷处快速扩展,最后导致轧辊表面发生大面积剥落失效。     

烟气轮机叶片断裂原因分析

采用化学成分分析、硬度测试、断口形貌观察以及金相检验对某炼油厂烟气轮机叶片断裂原因进行了分析。结果表明:叶片断裂性质为早期疲劳断裂,失效原因是锻造工艺不当;断裂起源于叶片排气边晶界处;叶片材料晶粒粗大并有大量的混晶存在以及沿晶界析出的链状连续碳化物,降低了叶片材料的强度和韧性,促进了裂纹萌生与扩展,导致叶片在交变应力的作用下疲劳断裂。     

超高强度钢气瓶疲劳裂纹扩展的研究

本文研究了六升超高强度钢瓶疲劳裂纹扩展特征。气瓶疲劳失效方式不仅与材料的性能Ｋ１ｃ 和σ０－２ 有关,而且与主要疲劳裂纹源半长度Ｃ０ 和两相邻疲劳裂纹源中心距Ｌ０ 有关。气瓶撕裂的主要原因是多疲劳裂纹源扩展汇合成一个新的大疲劳裂纹源所致。     

GCr15钢破断过程的动态观察

本文简要地介绍了拉压样品台的试验方法及在拉压应力下影响GCr15钢破坏的组织或缺陷因素。观察表明,在拉应力状态下,裂纹优先于网状析出物形核并沿网状扩展,造成低应力沿晶破坏,即材料破坏有明显的 网状析出敏感性。在压应力状态下,网状虽然仍是材料破坏的主要威胁,但在比较接近的应力水平下,其它缺陷甚至包括晶内的颗状碳化物也会参加破断过程。分析表明,清除网状和大尺寸缺陷(包括碳化物和非金属夹杂物),使碳化物均匀弥散析出是阻止裂纹形核扩展和提高材料强韧性的重要途径。附图14幅,参考文献5篇。     

发动机排气阀的开裂原因

对开裂的发动机排气阀的宏观形貌、显微组织、晶粒度、化学成分、硬度、断口形貌以及腐蚀产物相组成进行研究,并对其开裂原因进行了分析。结果表明:排气阀的开裂为疲劳断裂;疲劳裂纹源位于堆焊层中,由于堆焊工艺操作不当造成显微孔洞;排气阀的堆焊层中及阀基体的固溶体晶界处存在大量碳化物,导致其性能严重下降,在工作载荷的作用下裂纹很容易自显微孔洞处扩展最终形成开裂;腐蚀产物主要为氧化锌、磷酸盐和硫酸盐类等。     

车用压缩天然气全复合材料气瓶缺陷分析

在对车用压缩天然气全复合材料气瓶进行定期检验过程中,发现气瓶内胆出现鼓包和裂纹等缺陷。为了确定缺陷产生的原因,对复合气瓶内胆材质进行力学性能、微观分析、缠绕层和内胆材料线膨胀系数测试。在此基础上,采用工业CT方法分析了气瓶内压与缺陷产生的关系。分析认为,缠绕层与内胆材料线膨胀系数不同是复合气瓶产生鼓包和裂纹的根本原因,同时,充放气过程中的内压和温度的低周循环也是气瓶产生缺陷的重要因素。     

20Cr32NiNb钢热壁集气管的失效分析

某厂CO转化炉热壁集气管在服役2a后发生早期开裂,通过断口宏观观察、扫描电镜观察、化学成分分析、力学性能测试等对开裂集气管进行了失效分析。结果表明:集气管的失效形式为蠕变开裂;由于集气管长期在高温下服役,大量蠕变孔洞在晶界处萌生,并在高温和应力作用下不断长大,相邻蠕变孔洞间相互连接或融合,形成裂纹,在应力作用下,裂纹沿晶界不断扩展并最终导致集气管的开裂。     

输气管线用国产A105钢法兰盘的开裂原因分析

某输气管线用国产A105钢法兰盘在-16℃条件下的输气试压过程中出现贯穿裂纹造成失效;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、材料试验机等对失效法兰盘的化学成分、显微组织、力学性能以及裂纹的形成、扩展进行了分析,以找出失效原因。结果表明:失效法兰盘材料组织粗大,局部区域有出现魏氏组织倾向,材料塑性、冲击韧性较差,满足不了标准要求;裂纹起源于法兰盘颈部斜坡面与平台交界应力集中处的加工刀痕根部,在焊接残余应力和管线压力的共同作用下,裂纹沿脆性组织扩展,最终造成法兰盘开裂失效。     

冲拔式调质热处理高压气瓶局部开裂的失效分析

为了研究冲拔式高压气瓶调质热处理后局部开裂失效原因,对调质热处理后开裂的高压气瓶材料的化学成分、力学性能、宏观和微观断口和金相组织进行试验研究和分析,并对高压气瓶制造过程进行分析。结果表明,在拔伸过程中,滚动环模中使用不合格的锡青铜套,当瓶坯通过滚动环模时,滚动环模内的铜套因转动磨损或掉块,磨损的铜粉或掉块掉落到温度1000℃左右的瓶坯上,被滚动环模压入到瓶体上,并且瓶坯通过时横向摆动,铜粉在气瓶上呈横向或斜向分布。带有铜粉或铜块的气瓶,在调质热处理温度870℃加热过程中,铜元素向内表面扩散,淬火快速冷却时,产生铜脆开裂。     

温度和蠕变损伤对HK40钢蠕变裂纹扩展的影响

通过在1103～1163°K下测量HK40钢时辰变裂纹扩展速率,分析了温度对蠕变裂纹扩展速率的影响,求出的裂纹扩展激活能接近蠕变激活能,这表明裂纹扩展由蠕变的某种机制控制。在1144°K下,研究了铸态（NL）,运行21000小时（YB2）和运行50000小时（DB1）三种材料的蠕变裂纹扩展行为。指出,铸态材料和蠕变损伤的材料的蠕变损伤的材料的蠕变裂纹扩展行为是不同的,DB 1蠕变空洞数量多是其裂纹扩展速率高于YB2的主要原因,细小二次碳化物使裂纹扩展速率增高。     

直线电机抽油机导向轮轴断裂的原因

某油田直线电机抽油机导向轮轴发生断裂,采用宏观检查、无损检测、化学成分分析、金相检验、扫描电镜、拉伸试验及冲击试验等方法对该导向轮轴的失效原因进行了分析。结果表明:该失效轮轴材料中存在脆性较大的魏氏体和马氏体组织,其与腹板焊接处受焊接热应力影响极易萌生裂纹,在抽油机往复运动产生的交变载荷作用下,裂纹不断扩展最终导致疲劳断裂;建议严格控制导向轮轴的热处理温度和冷却速度,优化焊接工艺,同时加强对轮轴的质量监督及出厂检验。     

某加热器螺旋管泄露的原因

某加热器螺旋管在运行过程中发生泄露,通过宏观形貌和显微组织观察、化学成分分析、扫描电镜和能谱等方法研究了其泄露原因。结果表明:螺旋管发生蠕变开裂,开裂形式为脆性沿晶开裂;由于服役温度过低,该螺旋管焊接热影响区中沿晶界析出片线状碳化物,使得其附近形成贫铬区;在弯曲应力、振动应力和焊接残余应力作用下,碳化物周围出现较多空洞缺陷,空洞扩展长大而形成裂纹,导致泄露。     

碳纤维缠绕储氢瓶的有限元自紧分析和爆破压力预测

根据高压储氢瓶的金属内胆和外部碳纤维缠绕层的结构特点进行各向同性金属和各向异性复合材料叠层的有限元建模。考虑自紧作用与气瓶的实际工况,对气瓶在不同内压下应力和变形的弹塑性响应进行了分析。参考DOT CFFC标准对气瓶进行了自紧设计和弹塑性加卸压模拟分析。基于渐进破坏理论,用Tsai-Wu失效准则判断复合材料失效模式,并据此修改单元刚度;利用单元生死技术,依据失效单元数目的急剧增大来预测气瓶的爆破压力,与文献试验结果相比误差很小,验证了该方法的可靠性。     

16MnR钢不同晶粒尺寸及第二相尺寸对低温冲击韧度的影响

16MnR钢通过三种热处理工艺获得细晶细碳化物、细晶粗碳化物和粗晶粗碳化物三种不同组织,对这三种不同组织的材料进行系列低温(–99～20℃)下的Charpy-V冲击试验。通过冲击韧度比较、断口形貌观察以及断裂微观参数的测量,研究晶粒尺寸和碳化物尺寸对16MnR钢冲击韧度的影响。结果发现,不同微观组织的材料其冲击韧度随温度降低而减小;细晶细碳化物组织比细晶粗碳化物组织和粗晶粗碳化物组织韧脆转变温度低,同一温度下的断裂韧度好,而且晶粒尺寸对韧脆转变温度和断裂韧度值的影响要比碳化物尺寸显著得多。通过断口微观参数的测量得知,韧脆转变温度区的断裂能量主要消耗在裂纹尖端的钝化与塑性裂纹扩展中。韧脆转变低温区,裂纹尖端在钝化过程中吸收大量能量从而韧性陡升。