不銹鋼螺栓斷裂原因分析

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　　F racture Failure 斷裂失效 不銹鋼螺栓斷裂原因分析 ■ 陳煒，王冬穎，梁盈 掃碼了解更多 摘要：某項目用S43100螺栓出現腐蝕脆裂現象，結合材料的進廠狀態、熱處理狀態、力學性能檢驗和掃描電鏡檢驗，對其 化學成分、金相組織和外觀形貌等進行分析和觀察，8.8級雙頭螺栓，六角螺栓應用，對引起螺栓腐蝕脆裂的原因進行了討論。結果表明，螺栓地腳螺栓規格脆裂原因是 由于熱處理不當造成的，S43100不銹鋼在530℃附近回火時，雙頭螺栓廠家，晶界上析出大量的含Cr不銹鋼外六角螺絲碳化物，形成貧Cr區，從而降低了材 料的耐蝕性。 關鍵詞：S43100不銹鋼；螺栓；力學性能；腐蝕 S43100不銹鋼是引進于 ASTM標準中的材料，是一種馬 氏體-鐵素體型不銹鋼，u型螺栓規格，其特點 是在保留鐵素體不銹鋼耐蝕性的 同時，又具有馬氏體不銹鋼的高 強度，在工業上應用廣泛。國標石化不銹鋼雙頭螺柱一般 螺不銹鋼螺栓廠家栓使用的材料為40CrNiMoA、 42CrMo及12Cr13等，不銹鋼雙頭螺栓！但由于材 料在海水環境國標外六角螺絲中的耐蝕性不如 S43100不銹鋼，石化不銹鋼雙頭螺栓，非標螺絲主要作用和公差因此在海水環境 中的螺栓材料改為S43100不 銹鋼，但是S43100不銹鋼的熱處 理工藝制度非常嚴格，極易引起 腐蝕脆裂。雙頭螺栓，u型螺栓！本文以斷裂u型螺栓生產廠家的S43100 不銹鋼螺栓為研究對象，國標外六角螺栓規格，分析雙頭螺栓規格造 成螺栓斷裂的原因。 1.斷裂情況 某項目斷裂的S43100不銹 鋼螺栓為電渣重熔生產的鍛造棒 料，u型螺絲廠家規格為φ 40m m×300m m， 其化學成分：w C=0.137%、 w Mn=0.15%、聯系雙頭螺栓廠家，w Si=0.58%、 w S=0.006%、w P=0.024%、 w Cr=16.88%、wNi=2.32%。溫室大棚專用u型螺栓螺栓 的熱處理工藝為淬火：1020℃保 溫后油冷至200℃以下出爐空冷 至室溫，回火：530℃保溫后空 冷至室溫。然后將試樣加工成標 距為30mm、平行部分直徑u型螺栓規格尺寸表6mm 的棒狀拉伸試樣，并在RSA250 試驗機上按照 GB/T 228— 2002《金屬材料 室溫拉伸試驗方 法》進行常溫拉伸試驗，其實測 的力學性能與標準技術要求如表 個斷面無明顯的剪切唇，雙頭螺栓服務，螺栓斷 口上存在較厚腐蝕產物。SEM/ EDX元素分析表明腐蝕產物中 主要含有 Fe、Cr、O、高強度螺栓的連接是什么，C和Cl元 六角頭螺栓素，還含少量S、Si元素，緊固螺帽的方法有哪幾種u型絲表明 實際服役環境中含C l-等侵蝕性離 子。 經過酸洗和用毛刷去除腐蝕 產物后的斷口形貌如圖2所示。 采用掃描電子顯微鏡對去除腐蝕 1所示。雙頭螺栓 實際產品斷裂的雙頭螺栓，螺紋緊固件的松動是造成高！ 產物后的斷口的微觀特征進行了 觀察，結果表明，斷裂螺栓斷口 如圖1所示，其斷裂部位位于螺 桿與帶螺紋的螺栓頭聯接處。高強度外六角螺栓， 呈現典型的沿晶斷裂特征，聯系雙頭螺栓廠家斷口 呈現冰糖狀特征。 2.斷裂原因分析 圖3為S43100不銹鋼熱處理 該斷裂螺栓斷口清洗前，整 后掃描電鏡SEM照片。不銹鋼u型螺栓，由圖3可 表1 S43100不銹鋼力學性能 項目 抗拉強度/MPa 屈服強度/MPa 標準 931 833 試樣1 1021 872 試樣2 1026 887 試樣3 1012 892 圖1 斷裂螺栓照片 熱加工 9 2018年 第10期 斷裂失效 知，國標外六角螺栓規格，熱處理后的S43100不銹鋼以 索氏體為主，均布著呈塊國標六角頭螺栓規格狀的鐵 素體，并且晶內和晶界彌散分布 大量的碳化物且連續分布。 另取3件螺栓，雙頭螺栓怎么更好的安裝將其加工成 標距為35mm、平行部分直徑 5mm的棒狀拉伸試樣，以應變 速率為1.0×10-6s-1，在慢應變速 率拉伸應力腐蝕試驗機上按照標 準GB/T15970.7—2000《金屬和 合金的腐蝕 應力腐蝕試驗 第7部 分：慢應變速率試驗》進行應力 腐蝕敏感性測試，其慢拉伸試驗 （SSRT）結果列于表2。通常應 力 腐蝕敏感性位于0~1之間，該 值越大，材料的應力腐蝕敏感性 就越高，由表2可以看出，經過 調質處理后的S43100不銹鋼耐蝕 性均有不同程度的損失，而且離 散性很大，其中試樣6的應力腐 蝕敏感性更大，達到0.44。六角螺栓標準，雙頭螺栓服務。雙頭螺栓服務，螺栓_螺母_銷及鍵_墊圈–【東臺市金東不銹鋼制品廠】 圖4為試樣4經慢應變速率試 驗后的斷口和截面形貌。由圖4 可知斷裂方式為脆性斷裂，沒有 明u型卡廠家顯的塑性變形，呈沿晶斷雙頭螺栓規格裂斷 口特征，石化高強度外六角螺栓，截面形貌觀察表明試樣 的裂紋沿著晶界擴展，表明其斷 裂屬性為應力腐蝕開裂。 S43100不銹鋼需要經過熱處 理才能得到相應的力學性能，但 是此鋼在530℃左右回火時，晶 界上國標六角螺絲規格國標六角螺栓規格析出大量的含Cr碳化物，形 成貧Cr區，雙頭螺柱規格尺寸從而降低了材料的耐 蝕性。 3.改進措施 以往的雙頭螺柱規格S43100不銹鋼螺栓技 術要求的屈服強度為833MPa， 但是近來國外壓縮機使用此材料 螺栓時已經改為采用屈服強度為 686MPa。鑒于S43100不銹鋼在 530℃附近有大量的含Cr碳化物 析出，降低材雙頭螺柱規格尺寸料的耐蝕性，根據 國外經驗和以上的檢驗結果，將 S43100不銹鋼螺栓的回火溫度改國標六角螺絲 為600℃。雙頭螺栓， 另取同不銹鋼螺絲規格尺寸表批螺栓鍛件6件，對 其進行淬火：1020℃保溫后油冷 至200℃以下出爐空冷至室溫， 回火：600℃保溫后空冷至室溫 的熱處理工藝，取其中3件試樣 進行力學性能檢測，其結果為： 試樣7屈服強度806MPa、試樣8 屈服強度811M P a和試樣9屈服強 度794MPa。將剩余3件試樣進行 應力腐蝕敏感性檢驗，高強度雙頭螺栓，其慢拉伸 試驗（SSRT）結果均為0，說明 此時S43100不銹鋼的應力六角頭螺栓廠家腐蝕敏 感性很小，關于雙頭螺栓廠家然后對編號為8的試 樣進行斷口掃描檢驗，如圖5所 示，無明顯腐蝕斷裂情況出現。 4.結語 （1）熱處理后的S43100不 銹鋼以索氏體為主，均布著呈塊 狀的鐵素體，并且晶內和晶界 彌散分布大量的碳化物且連續分 布。國標u型螺栓。 （2）斷裂的S43100不銹鋼 螺栓斷口為典型的沿晶斷裂特 征。石化高強度外六角螺栓，使用防盜螺絲需要注意些什，12.9級雙頭螺栓，雙頭螺栓服務， （3）S43100不銹鋼在530℃ （a） （b） 圖3 S43100不銹鋼熱處理后的SEM照片 表2 S43100不銹鋼慢拉伸試驗結果 項目 抗拉強度/MPa 屈服強度/MPa 應力腐蝕敏感性 試樣4 892 770 0.25 試樣5 903 748 0.09 試樣6 915 795 0.44 圖2 斷裂螺栓斷口