1、概述

         某單位對一球閥進(jìn)行殼體強(qiáng)度試驗(yàn), 在壓力加到接近14.5MPa (設(shè)計(jì)壓力為15.0MPa) 時, 一端閥體突然斷裂。事故發(fā)生后, 對該閥的強(qiáng)度、斷口形貌、材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能、生產(chǎn)制造工藝和壓力試驗(yàn)過程進(jìn)行了分析。

2、檢測

         球閥閥體為組焊式(圖1) , 閥體部分材料為A105 , 法蘭材料為20MnMo 。斷裂位置位于閥體與法蘭連接端圓角處,呈周向斷裂(圖2) 。

圖1 　閥體結(jié)構(gòu)

2.1、強(qiáng)度校核

        根據(jù)高壓鋼制閥門閥體壁厚計(jì)算公式

        經(jīng)計(jì)算閥體最小壁厚應(yīng)為51.25 mm , 按ASME B16.34 要求, 閥體最小壁厚為49.78 mm ,閥體設(shè)計(jì)最小壁厚和實(shí)際最小壁厚為62mm , 滿足強(qiáng)度要求。

2.2、斷口分析

        觀察閥體斷裂處, 其斷口較平坦, 呈明顯晶狀, 亮灰色, 有強(qiáng)烈的金屬光澤。斷面潔凈, 無氧化現(xiàn)象及其他冶金和鍛軋缺陷。局部可見放射狀“人字紋”, 并匯聚指向裂紋源。用掃描電鏡進(jìn)行斷口形貌分析, 觀測SEM 形貌, 其斷口特征為粗大解理扇+ 沿晶裂紋, 屬典型脆性斷口。由此可見,斷口的宏觀特征(結(jié)晶狀及人字紋花樣) 和微觀SEM 特征(解理+ 沿晶) 均為典型脆斷機(jī)理。在斷口部位和本體抗拉試棒上分別取樣進(jìn)行金相組織分析得出, 斷口部位與本體組織一致, 即斷裂部位和裂紋源不在焊縫及其熱影響區(qū)。斷口部位和抗拉試棒的金相組織均為鐵素體+ 珠光體, 晶粒粗大, 晶粒度為3～4 級, 魏氏組織2 級, 帶狀組織3級, 未見異樣非金屬夾雜物, 屬退火組織。

2.3、化學(xué)成分和力學(xué)性能

        經(jīng)取樣測得閥體A105端化學(xué)成分如表1 , 縱向力學(xué)性能如表2 。測試結(jié)果表明, 該構(gòu)件的強(qiáng)度指標(biāo)σb 、σs 符合要求, 韌性指標(biāo)稍低。