2021年, 第57卷, 第11期　
刊出日期：2021-12-07

  

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  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 0-0.

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试验与研究
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  长期服役后末级再热器12Cr1MoVG钢管的组织性能和剩余寿命评估

  刘泰然, 张一可, 王志武, 句光宇

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 1-5,74. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111001

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  利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计等仪器，对服役1×10⁵ h后某火电机组末级再热器12Cr1MoVG钢管进行组织分析、力学性能测试和剩余寿命评估。结果表明：该钢管的化学成分、力学性能均符合标准要求；钢管处于应力安全状态；钢管珠光体球化级别为3~4级，合金元素产生了明显的再分配现象，固溶合金元素贫化明显；未见蠕变孔洞，蠕变处于稳定的第二阶段；根据氧化膜厚度计算得到的管壁当量温度超过额定蒸汽温度，存在超温现象，但是未超过12Cr1MoVG钢的最高使用温度；根据氧化膜厚度估算的该钢管的剩余使用寿命超过100 000 h。
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  TC4钛合金棒材室温拉伸强度偏低的原因

  王萱, 刘宏伟, 赵辉, 李超, 徐军梅, 李贞婷

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 6-9,78. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111002

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  通过化学成分分析、硬度试验、室温拉伸试验以及显微组织观察等方法，分析了TC4钛合金棒材室温拉伸强度偏低的原因。结果表明：TC4钛合金棒材室温下的抗拉强度和屈服强度偏低的主要原因是其热处理工艺中的冷却方式为炉冷，冷却速率较慢，导致其初生α相含量较高，且出现了少量较宽的短棒状次生α相。
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  生物医用CoCrMo合金铸件缩孔缺陷分析及其工艺改进

  冯雨婷, 胡晓丽, 李强, 卢宝柱, 马晓东, 赵强, 孙玉祥, 王秀川, 张慧星

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 10-12,36. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111003

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  通过拉伸试验和断口分析，对经熔模精密铸造得到的生物医用CoCrMo合金铸件伸长率不合格的原因进行分析，并结合金属凝固理论，提出了相应的改进措施。结果表明：CoCrMo合金铸件断后伸长率不合格的主要原因是铸件中存在大量的缩孔缺陷；在严格控制熔炼和浇注工艺的基础上，通过优化铸型结构，使铸件不合格率由9.8%降低到3.1%。
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  不同X射线残余应力测定方法的原理与应用

  程时美

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 13-19,59. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111004

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  对两种X射线衍射残余应力测定方法及原理进行了详细的介绍，分析了不同测定方法的选用依据和特点，介绍了sin²ψ法与cosα法的主要区别和适用性，以及ψ角的设置对残余应力测定结果的影响。
质量控制与失效分析
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  耐磨蚀BMS1400钢疏浚管开裂的原因

  宋凤明, 温东辉, 王军艺

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 20-22,26. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111005

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  耐磨蚀BMS1400疏浚管在服役过程中出现开裂渗漏，通过宏观观察、化学成分分析、力学性能试验、显微组织观察和断口分析等方法，分析了疏浚管开裂的原因。结果表明：BMS1400疏浚钢管的开裂是在氢致腐蚀、加工应力以及外力划伤等多因素综合作用下导致的应力腐蚀开裂；疏浚过程中，管体浸泡在海水中易发生氢致开裂，钢板预弯长度不足、预弯弧度不当及过弯量不足均会使预弯区域产生较大的应力集中，服役过程中管体表面划伤使应力集中域产生氢致裂纹，最终导致管道发生开裂。
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  某高压井口装置平板阀开裂的原因

  张耀明, 杜志杰, 匡生平, 张春婉, 邹光贵, 史盈鸽

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 23-26. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111006

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  某高压井口装置平板阀表面发生开裂，通过宏观观察、化学成分分析、拉伸试验、金相检验以及扫描电镜分析等方法，分析了平板阀开裂的原因。结果表明：平板阀敷焊层材料硬度高、韧性差，敷焊层与基体界面处存在分层和气孔，服役过程中阀门承受振动载荷，导致气孔处产生裂纹，以后裂纹扩展直至穿透整个敷焊层而开裂。
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  某汽轮机蒸汽调节阀杆断裂的原因

  朱蕾

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 27-29,44. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111007

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  某汽轮机蒸汽调节阀杆在拆机检测时发生断裂，通过宏观观察、化学成分分析、力学性能试验、断口分析、能谱分析、显微组织观察和硬度试验等方法，分析了阀杆断裂的原因。结果表明：阀杆在蒸汽输入口处早已存在腐蚀坑与应力腐蚀裂纹，根据阀杆的使用环境与实际使用情况判断，认为阀杆是在停机检测时发生了一次性脆性断裂。
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  某500 kV变电站隔离开关软连接失效的原因

  焦宗寒, 虞鸿江, 代克顺

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 30-32. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111008

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  某500 kV变电站投运仅1 a，其水平折臂式隔离开关的软连接最外层铜箔发生了断裂而失效，通过宏观观察、化学成分分析、力学性能试验和断口分析等方法，分析了铜箔断裂的原因。结果表明：铜箔与铜板过渡位置被压裂，铜箔硬度高，抗拉强度高，延伸率低，韧性差，隔离开关工作中软连接需要反复折弯，最终导致铜箔断裂，而使软连接失效。
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  某电厂汽轮机中压转子动叶片开裂的原因

  陈志军

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 33-36. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111009

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  某电厂汽轮机中压转子动叶片在使用过程中发生开裂，通过宏观观察、化学成分分析、力学性能试验、显微组织观察及断口分析等方法，分析了动叶片开裂的原因。结果表明：动叶片裂纹呈沿晶扩展，裂纹两侧的显微组织存在明显的全脱碳现象，说明裂纹形成于热加工阶段，为典型的原始锻造裂纹；材料中磷含量超标，使晶界处易形成低熔点脆性共晶产物，在锻造加工过程中材料晶界处易形成沿晶裂纹；裂纹在工作载荷作用下逐渐扩展，最后造成叶片开裂。
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  S136钢模具断裂的原因

  李文正, 董敏鹏, 苏子宽, 李金龙

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 37-39. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111010

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  某S136钢模具在服役过程中产生断裂失效。通过化学成分分析、断口分析、显微组织观察及硬度测试，分析了该S136钢模具断裂的原因。结果表明：S136钢模具的断口主要以韧窝形貌为主，韧窝中可见大量颗粒状碳化物，晶界位置出现少量微裂纹；S136钢模具的显微组织为回火马氏体，晶界处分布着大量微米级碳化物颗粒；碳化物硬度约为11 GPa，基体硬度约为5 GPa；综合分析表明，S136钢模具断裂的原因是其晶界处存在的大量碳化物，导致材料脆性增加。
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  堆焊修复风机传动轴断裂失效的原因

  封小亮, 刘课秀, 李露水, 马括

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 40-44. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111011

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  经长期运行后，某风机传动轴轴颈与套筒之间磨损严重，轴颈表面经堆焊修复后继续使用，但不久出现断裂。通过宏观观察、化学成分分析、拉伸试验、硬度试验、显微组织观察和断口分析等方法查找风机轴断裂的原因。结果表明：风机轴发生了低循环（高应力）下的多源疲劳断裂，在断口边缘棘轮台阶处可见大量轮胎状压痕，经修复的风机轴轴肩表层显微组织和硬度出现异常，变径处未加工的焊道焊趾加剧了轴肩的应力集中，在交变载荷作用下，键槽和焊道焊趾成为疲劳裂纹源，在工作载荷作用下快速扩展直至风机轴发生断裂。
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  某核电站高温取样冷却器传热管开裂原因

  张志明, 郭凯, 李心刚, 马朝龙, 蔡宝光

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 45-49. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111012

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  某核电站高温取样冷却器传热管发生开裂，通过宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试等方法，对核电站高温取样冷却器传热管的开裂原因进行了分析。结果表明：传热管开裂为磷酸盐引起的碱致应力腐蚀开裂。主要原因为传热管顶部存在局部过热造成水沸腾而发生磷酸盐隐藏。磷酸盐产物浓缩、沉积，沉积产物下局部OH^-富集碱化，Fe₃O₄氧化膜进一步溶解，甚至与新鲜金属基体直接反应，导致表面形成凹凸不平的腐蚀坑，最终导致传热管在残余应力的作用下发生碱致应力腐蚀开裂而泄漏。另外，传热管硬度较高也促进了裂纹的萌生。
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  电动汽车铜导线断裂原因

  陈然, 杨丽卉, 张月, 李建新, 黄文长

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 50-54. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111013

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  某电动汽车在整车试验时出现导线断裂故障，通过宏观观察、微观观察、金相检验和能谱分析等方法对导线的断裂原因进行了分析。结果表明：电动汽车铜导线的断裂属于疲劳断裂；导线固定点设置不合理，线束可自由活动范围过大，使得整车振动试验时导线固定端受到过大的交变应力，导致运行一段时间后导线在固定点的插拔端子附近发生疲劳断裂；车辆继续运行中，导线断续接触，导致导线断口受到高温烧蚀，表面产生黑色覆盖物质，主要成分为铜的氧化物。
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  Q345D钢板冷弯成型开裂的原因

  曾庆林, 王嘉畅, 贾璐菲, 钱锟, 韩波

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 55-59. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111014

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  采用宏观观察、化学成分分析、力学性能试验、断口分析、金相检验以及硬度试验等方法，分析Q345D钢板冷弯成型开裂的原因。结果表明：钢板的化学成分、基体组织、力学性能均符合技术要求；切割时在钢板侧面形成凹槽，凹槽处为马氏体组织，塑性较差，在弯曲过程中该处产生应力集中，这是Q345D钢板冷弯成型开裂的根本原因。
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  某电厂高中压缸高温螺栓断裂的原因

  王芬玲, 王天剑, 李清松, 刘嘉伟, 裴玉冰

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 60-62. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111015

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  某电厂在运行1.5×10⁵ h后，高中压缸高温螺栓发生断裂。通过化学成分分析、力学性能试验、断口分析、显微组织观察和能谱分析等方法，分析了螺栓断裂的原因。结果表明：螺栓在长期高温和复杂应力作用下，局部晶界处发生蠕变，材料性能衰退，在机组运行过程中裂纹在蠕变处萌生，并沿晶界扩展，最终导致螺栓断裂。
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  某水电厂锅炉水冷壁管泄漏的原因

  付洋洋

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 63-65. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111016

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  某水电厂锅炉水冷壁管发生泄漏，通过宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、能谱分析以及显微组织观察等方法，分析了水冷壁管泄漏的原因。结果表明：水冷壁管发生泄漏的原因是高温烟气中的腐蚀性介质渗入墙体内部，导致水冷壁管发生腐蚀，管壁减薄，最终发生泄漏。
实践经验
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  挖掘机直线行走阀芯断裂的原因

  李平平, 宫峰, 李玉新, 梁雪东, 李建, 王群, 李雪峰

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 66-70. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111017

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  挖掘机用直线行走阀芯表面采用渗碳淬火工艺，服役一段时间后，阀芯中部油孔位置处发生疲劳断裂。通过宏观观察、扫描电镜和能谱分析、金相检验、硬度试验等方法分析了阀芯断裂的原因。结果表明：阀芯的失效形式为拉-压载荷作用下的低应力高周疲劳断裂；断裂主要与设计不当造成的油孔边缘棱角效应、异常打磨产生的表面损伤和渗碳不良形成的网状碳化物有关；通过有限元仿真计算发现，横向载荷对油孔处应力的大小和分布影响显著，边缘倒角可有效降低棱角处的应力集中程度和减轻尖角效应。
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  力矩扳手连接杆的断裂原因及热处理工艺改进

  武坤, 杨帆, 王秀健, 郑喜平, 李皓

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 71-74. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111018

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  力矩扳手连接杆在使用中发生断裂，通过宏观观察、化学成分分析、力学性能试验、显微组织观察和断口分析等方法，对该连接杆断裂的原因进行分析。结果表明：连接杆硬度合格，抗拉强度、屈服强度和延伸率不合格，显微组织为回火索氏体+网状铁素铁+魏氏组织，不符合技术要求；断口属于疲劳断裂，裂纹起源于连接杆外表面，裂纹源处无夹杂物；断裂的主要原因是连接杆热处理工艺不当导致力学性能偏低；通过降低淬火温度、缩短保温时间和淬火转移时间以及提高淬火冷却速率等措施后，连接杆服役了18个月，未发生断裂。
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  30CrMnSi钢筒形件旋压开裂的原因及改进措施

  肖乾发, 梁霄鹏, 姚春臣, 许晓波, 罗青云, 丁洵, 李耀

  理化检验—物理分册. 2021, 57(11): 75-78. https://doi.org/10. 11973/lhjy-wl202111019

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  一种30CrMnSi钢大型筒形件在旋压过程中发生开裂，通过宏观观察、化学成分分析、断口分析、显微组织观察、扫描电镜和能谱分析等方法，并结合对生产过程的排查，分析了筒形件开裂的原因。结果表明：筒形件旋压前热处理工艺不当，导致硬度、组织均不均匀，这是筒形件发生旋压开裂的主要原因；通过改进热处理工艺，选用适用于大型工件的双向交替冷却方式，并对旋压工艺进行改进、完善，此后的旋压件均未发生开裂，产品性能满足技术要求。