液化石油气罐车安全阀弹簧失效分析VIP免费

154化工机械2009年液化石油气罐车安全阀弹簧失效分析蒋跃宁。(兰州交通大学)何颜红(甘肃省锅炉压力容器检验研究中心)摘要通过对失效的液化石油气罐车安全阀弹簧宏观检查、材质分析、金相组织分析、断口和腐蚀产物分析，指出了安全阀弹簧断裂失效的原因，提出了防范措施。关键词罐体安全阈弹簧液化石油气失效分析中图分类号TQ055．8+l文献标识码B文章编号0254-6094(2009)02-0154-03安全阀是液化石油气贮运设备中最重要的安全附件之一。它的作用是当液化石油气贮运设备的压力超过限定值时，能及时起跳，泄放部分气体，使设备内压力重新处于安全运行的范围内，从而避免了设备因超压引起胀裂或物理爆炸。由于安全阀的重要性，国家质检总局(原劳动部)和公安部门规定，在正常使用中，安全阀必须是有效的，即安全阀的生产和选用必须符合规定，状态必须良好。使用一段时间后，无论其性能如何，是否灵敏有效，均需重新检验，否则是无效的。甘肃锅检中心每年检验液化气体罐车近200余辆，安全阀弹簧发生断裂的现象时有发生。2005年检验发现，某受检单位使用的液化石油气罐车有约50％左右的罐车安全阀弹簧发生断裂。安全阀弹簧破坏形式很多，原因多种多样。为准确了解受检罐车安全阀弹簧断裂的原因，随机将编号为0944207的罐车，型号为A412F-2．5-12的安全阀(校验开启压力2．42MPa)作为分析对象，对其进行失效分析，项目包括宏观检查、材质分析、金相组织分析、断口和腐蚀产物分析。1检测分析1．1宏观检查受检弹簧(图1)直径79mm，弹簧丝直径13．5mm，外表面有灰色油漆，局部油漆脱落，脱落处附着黑色和铁锈色的垢物，弹簧断裂面位于油漆脱落的地方，断裂面与弹簧丝轴向呈45。斜面，断裂后的弹簧无变形(图2)。图1受检断裂弹簧图2弹簧断口1．2化学成分分析对受检弹簧取样进行化学成分分析，结果见表1。木蒋跃宁，男，1967年8月生，讲师。甘肃省兰州市，730070。万方数据第36卷第2期化工机械155分析结果表明弹簧中各元素符合GB／T1222—1984(弹簧钢》中的60Si2NnA材料标准，与该弹簧出厂质最证明文件相符。1．3断口分析弹簧断裂面呈45。斜断口，断面粗糙有油污，清洗后可见弹簧外圈点源起裂，源区外围是扇形区，扇形区与快速扩展区放射花样连接，扇形区和放射区中间有一条明显的弧线，扇形区面积较小占整个断面的1／6，快速扩展放射区面积较大，断裂面无明显腐蚀，无宏观翅性变形，无明显的剪切唇(图2)。源区低倍可见弹簧次表面起裂，裂纹扩展扇形区氢脆准解理、韧窝和二次裂纹(图3)，裂纹前沿有弧线带，最后断裂区为韧窝(图4)。图3氢脆准解理、韧窝及二次裂纹图4孤线区内解理和韧窝弹簧断裂有以下特点：a．弹簧断裂面无腐蚀，无宏观塑性变形，无剪切唇，宏观呈脆性断裂特征。b．裂纹源于弹簧外圈表面和次表面。c．断裂微观形貌特征呈准解理、韧窝和二次裂纹的氢脆特点；在裂纹扩展的前沿和快速扩展区微观形貌特征为韧窝，表明在断裂过程中材料存在屈服，产生塑性变形。氢脆准解理、韧窝和二次裂纹是氢引起的材料脆化在断口上特有的形貌特征。弹簧断裂是氢引起的应力腐蚀开裂。d．断裂面上不存在典型的疲劳断裂的特征。1．4金相组织金相组织分析取样在弹簧断口下20mm处，弹簧金相组织为有位相的回火索氏体(图5)，反映了该弹簧经过淬火+高温回火处理，横截面硬度为32—34HRC，夹杂物级别D，，晶粒度8级。图5金相组织1．5腐蚀产物在弹簧断口进行腐蚀产物X·ray成分分析，结果见表2。表2腐蚀产物X-ray成分分析结果由表2可知，腐蚀产物中有害元素S和cl含量较高。万方数据156化工机械2009年2结果分析60Si2MnA是中碳低合金弹簧钢，是一种用途十分广泛的弹簧钢，淬火加中温回火后可得到良好的力学性能，具有较高的强度和弹性极限，并具有抗松弛的能力和抗回火的稳定性，用于高应力作用下的重要弹簧，也是安全阀弹簧常用钢种。交货状态有两种，热轧或冷拉+热处理，热轧以热处理或不热处理状态交货，冷拉后要进行热处理，硬度HB小于321(HRC34)。60Si2MnA弹簧钢热处理一般是淬火加中温(400—480℃)回火，金相组织为具有位相的回火屈氏体，硬度HRC45—50。断裂弹簧的金相组织为回火索氏体，受检弹簧横截面平均...