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嘉興某電廠用的汽輪機(jī)高、中壓內(nèi)缸法蘭緊固螺栓發(fā)生了斷裂，這種緊固 螺栓采用的材質(zhì)是高溫合金GH4145/SQ，這種合金是三四節(jié)80年代開發(fā)的以γ′[N 3(Al,Ti,Nb)]為主要強(qiáng)化相的鎳基時效硬化型合金。由于緊固螺栓斷裂的非常嚴(yán)重會對汽輪機(jī)組的安全和正常運行帶來威脅，隨后對緊固螺栓的斷裂原 因進(jìn)行了分析研究，并且制定了相對應(yīng)的對河和補(bǔ)救預(yù)防手段。
我們從法蘭緊固螺栓斷裂外部做了初步檢查，可以看到所有的緊固螺栓的端口都是變現(xiàn)為脆性斷裂;并且大多數(shù)的螺栓在其斷裂表面還分布著比較粗的結(jié)晶顆 粒，而且端口的邊緣部位沒有明顯的塑性變形痕跡;部分的斷裂緊固螺栓的表面明顯存在疲勞性斷裂性質(zhì);最后可以初步看出緊固螺栓是受到了某種非軸向應(yīng)力的作 用。從端口分布的結(jié)晶顆?？梢钥闯鲈摼o固螺栓的冶金質(zhì)量晶粒度以及金相組織都明顯存在缺陷。我們還通過對GH4145/SQ材料做了高低溫周疲勞力學(xué)性能 的測試，結(jié)果是在高溫和交變荷載的作用下，該種緊固螺栓的材料疲勞性能非常不穩(wěn)定，導(dǎo)致了熱脆性非常明顯;我們還通過對GH4145/SQ材料做了高溫蠕 變性能試驗，在高溫路邊情況下，該緊固螺栓材料的塑性性能下降明顯;通過應(yīng)力腐蝕和表面缺陷分析可以得知該材料對表面光譜分析痕跡十分敏感，易成為斷裂 源。
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最后我們還對這種緊固螺栓材料做了有限元應(yīng)力的計算和分析，我們得到的結(jié)論是，該種螺栓和螺母嚙合處和緊固螺栓的光桿與定位鼓連接處存在比較明顯的應(yīng)力 集中;汽機(jī)冷啟動時,作用在螺栓中的溫度應(yīng)力較大,其中定位螺栓中的溫度應(yīng)力最大;在額定工況下,汽缸體左、右兩端定位螺栓所受的工作應(yīng)力明顯大于其他受 拉螺栓,其中,高、中壓合缸部位的定位螺栓應(yīng)力值最大、最危險。
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