截止阀断裂原因分析.pdf

文章编号 100225855 2007 0120041201 截止阀断裂原因分析 程 平 上海宝冶工程技术公司,上海200942 中图分类号 TH134 文献标识码 B 1 概述 某化工厂液氨球罐排放管上安装的截止阀在使 用过程中发生端法兰密封面泄漏,经对法兰抱箍处 理,继续运行了一段时间。日前截止阀在关闭状态 下从抱箍法兰内侧断开,端法兰与阀体脱离。 2 分析 1宏观观察 截止阀断裂法兰的断口表面有 一层白色覆盖物,在清洗前萃取断口表面覆盖物供 能谱成分分析。清洗后从断口表面形貌可见,断裂 起源于法兰的内圈,由内向外开裂,断裂源区宽约 3 mm。此外,在法兰的内圈与断裂源区对应的部 位,观察到二处明显的腐蚀坑及一个约20 mm20 mm的铸造缺陷。 2显微分析 应用扫描电镜和电子探针观察 与分析法兰断口表面形貌及缺陷区域显微成分,应 用金相显微镜观察法兰的组织。 清洗后从法兰断裂源区断口形貌可见法兰的内 圈表面沿晶腐蚀开裂,断面上有约1 mm长的二次 裂纹,断裂源区附近平坦的区域宽度约为3 mm , 长度约占圆周的1/ 5。法兰裂纹扩展区域断口呈解 理断裂形式。 清洗前萃取的断口表面覆盖物,经能谱定性分 析结果主要富集的是Ca、Si、Mg、Fe及P等元 素,与截止阀外表面涂料的成分接近。 法兰正常部位的金相及电子金相组织可见石墨 呈片状,是典型的灰铸铁显微组织,在灰铸铁中珠 光体呈细片状,有少量的磷共晶。 法兰内圈铸造缺陷截面电子金相组织可见,在 铸造缺陷内镶嵌大量的砂粒。砂粒能谱定性分析结 果显示,这些砂粒主要富集的是Si、Al、Mn、Ca、 K、Na、Mg、Fe及P等元素。 3 讨论 法兰正常部位的石墨呈片状,珠光体呈细片 状,有少量的磷共晶,是典型的灰铸铁显微组织, 金相组织显示截止阀的化学成分及铸造冷却工艺没 有异常。截止阀法兰内圈缺陷夹杂的砂粒是铸造时 铸模砂混进去引起的,说明截止阀生产过程管理不 精细。断裂的截止阀端法兰内圈,有将近占圆周 1/ 5的长度其宽度约为3 mm的平坦区域,低倍显 微观察有隐约可见的疲劳纹,这是该法兰断裂起始 区域。扫描电镜观察断裂源区断口形貌,有沿晶腐 蚀开裂的特征。从断口低倍与高倍显微形貌特征推 测,截止阀法兰断裂是腐蚀疲劳引起的。腐蚀疲劳 断口所占的比率很小,其他断口都是瞬间断裂引起 的,说明截止阀长期运行由于腐蚀等原因引起材料 的劣化,承受不了液氨球罐压力的波动。 4 结语 截止阀端法兰断裂是因为该阀长期使用,材料劣 化,承受不了液氨球罐压力的波动,以腐蚀疲劳为 源,造成了瞬间断裂。这一方面说明制造质量有问 题,使阀门存在制造缺陷。另一方面说明用户对设备 缺乏管理和维护,无设备使用寿命期限概念,最终导 致截止阀断裂。阀门使用过程中,既要不断维护,保 证其正常工作,又要定期更换,避免其出现事故。 收稿日期 20061071 22 5 结语 消除或降低工业噪声是一项较为复杂的工 程,只有弄清噪声产生的真正原因,才能采取切实 有效的措施。在管道和系统设计时,不仅要使直管 本身的设计合乎规范,还要考虑阀门等管道附件的 状况,避免管道附件设计、选型不当而影响整个系 统的运行。 参考文献 〔1〕 江宏俊.流体力学 〔M〕.北京高等教育出版社, 1985. 〔2〕 沈维道,郑佩芝,蒋淡安.工程热力学 〔M〕.北京高等 教育出版社, 1983. 〔3〕 任文堂,赵剑,李孝宽.工业噪声和振动控制技术 〔M〕. 北京冶金工业出版社, 1987. 〔4〕 王文奇,江珍泉.噪声控制技术 〔M〕.北京化学工业出 版社. 1987. 〔5〕 张沛商,姜亢.噪声控制工程 〔M〕.北京经济学院出版 社. 1991. 〔6〕 国家劳动总局.噪声控制技术 〔M〕.上海上海科学技术 出版社. 1983.收稿日期 20061081 03 142007年第1期 阀 门