单位文秘网 2021-07-23 08:07:46 点击: 次
组织、晶粒度及夹杂物检查
从崩落钢块相邻近的釜体部位及上部分别截取试样,观察金相组织,原奥氏体晶粒度组织形态,并由EDS分析仪进行半定量分析存在的夹杂物,结果列于表3。
表3 金相组织、晶粒度和夹杂物检验结果
釜体下部、上部简体材料的金相显微组织,均为回火调质索氏体,属正常组织。从釜体下部和上部的原奥氏晶粒组织可以看出,晶粒极不均匀。下部简体材料的晶粒度为2-6级,其中2-4级晶粒约占80%;上部简体材料的晶粒度为3-6级,其中3-4级的晶粒约占60%。
上下部简体材料的晶粒度均严重超出了YB27-77《钢的晶粒度测定法》要求≥4级的这一标准。根据夹杂物的形态及相应的谱线得知,主要夹杂物为球形氧化物。表3中列出了A类夹杂物为硫化物,B类夹杂物为氧化铝,C类夹杂物为硅酸盐,D类夹杂物为球形氧化物,以及它们的各自大小级别。按YB25-59《钢中非金属夹杂物显微测定法》标准规定,硫化物≤2.5级,氧化物≤2.5级,硫化物和氧化物总和≤4级。可见上部简体材料中的夹杂物,无论按照氧化物的级别,或按照硫化物和氧化物总和的级别均超出了标准规定。
(2)裂纹的金相分析
为了分辩裂纹开裂类型及分布形态,从釜下部靠近内壁的众多尺寸大裂纹中取一块带裂纹的试样,在金相显微镜下对裂纹进行观察。可以看出,裂纹为多源头,且各自独立地出现在釜体下部内壁的不同部位上;裂纹均是起始于筒体内壁表面,然后继续向外壁方向扩展;在裂纹形态上,既有象树枝一样的主干裂纹,也有分支裂纹;裂纹方向几乎全部平行于釜体的轴向;裂纹表面基本上都垂直于釜体所受的最大主应力方向;裂纹是沿材料的晶粒边界进行扩展的。上述观察到的裂纹特征,均完全符合该材料在NaOH溶液中应力腐蚀开裂和裂纹扩展的主要特征。
3.4断口分析
(1)宏观断口的分析
爆口下端横方向断口处出现了明显的向外翘曲变形,为撕裂型断口,靠近爆口下部两侧纵方向的内侧为断面垂直于釜体内、外壁表面正断口,外侧为斜断口。中部和上部区域均未见到正断口区,全部为过载撕裂断口。
可以认定:爆口下部纵方向的正断口,为发生爆炸的初始开裂位置,应是众多裂纹中尺寸最大和裂纹面取向最不利的裂纹。进一步观察可看到正断口存在着两个互相邻接的较大尺寸的表面裂纹,一条裂纹(48×150)mm(深×长),与之相连的另一条裂纹(43×100)mm。两条裂纹断口面之间存在一个大约10°的角度差。总之,从宏观断口分析可以看出,釜体下部内表面,最初经过大量轴向较小裂纹曲折发展继而合并长大,形成较大的裂纹,最终在恶劣的工况下发生失稳脆性断裂。
(2)微观断口分析
制备有代表性的裂纹断口试样,微观观察结果表明断口表面存在覆盖物。用EDS分析仪分析结果表明,在裂纹尖端部位,发现了大量的钠元素,成为了釜体内液体介质中NaOH对釜体材料造成应力腐蚀开裂的有力证据。并随浓度的提高和温度的上升,NaOH对材料所造成的应力腐蚀破坏也愈趋严重。并已观察到了晶界面上已受到的腐蚀痕迹,沿晶断口形貌,还显示了许多沿晶的二次裂纹。
3.5爆炸时釜内压力估算
按照上面已测试出的结果.并采用力学及断裂力学的原理,对釜体爆炸时釜内压力和底部介质温度进行了一次偏保守的计算。最终结果p=203MPa、T=474℃。
4 分析结论
(1)224号人造水晶高压釜爆炸应归因子釜内过大的超高内压和大尺寸的裂纹联合作用的结果。
(2)过大的超高压系釜体底部无控制的加热,远远超过高压釜的设计温度,造成了底部严重超温所促成。
(3)釜内大量尺寸不同诸多裂纹是由于NaOH介质在高温溶液中,材料长期受应力腐蚀作用而形成的。
(4)釜内经过长期生产运行,材料存在第二类回火脆问题,脆性转变温度向高温方向上移120℃,其材料的韧性和塑性已经发生了严重劣化,材料的强度过高,而塑韧性过低,通常导致材料发生脆性破坏。
(5)材料中碳元素含量超过标准规定较多;材料的晶粒度过大:材料中的球形氧化物级别均严重的超过了标准的规定值。
(6)爆破片失灵。
参考文献:
[1]陈宪禧等.《超高压晶体釜爆炸事故分析报告》.北京钢铁研究总院
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