1 調(diào)整閥桿斷裂的原始情況
   某電廠(chǎng)三個(gè)調(diào)節(jié)閥斷裂，斷裂位置如圖1所示，順序編號(hào)為1#、2#和3#，調(diào)節(jié)閥桿的材料為1Cr11MoV。將斷裂的閥桿從螺帽中取出，進(jìn)行斷口分析和材料檢驗(yàn)分析。
   2 斷口分析
   2.1 宏觀(guān)斷口分析
   調(diào)節(jié)閥斷裂的宏觀(guān)形狀如圖1所示（a）、圖1（b）和圖1（c）

圖1

   所示，1#調(diào)節(jié)閥桿只有一個(gè)斷面，斷面為淺紅色，邊緣為深灰色，貝類(lèi)線(xiàn)清晰。#、3#調(diào)節(jié)閥桿有3~5個(gè)截面，自定位銷(xiāo)和螺紋開(kāi)裂，形成多個(gè)截面，2#斷口為淺紅色，邊緣為黑色，3#斷口全部呈黑色，局部可見(jiàn)海灘裝花樣。3根調(diào)節(jié)閥斷面都與調(diào)節(jié)閥桿垂直，沒(méi)有明顯的塑性變形的痕跡，斷面已被嚴(yán)重氧化和磨損。
   2.2 微觀(guān)斷口分析
   因?yàn)?#、3#調(diào)節(jié)閥斷口磨損嚴(yán)重，1#電鏡觀(guān)察調(diào)節(jié)閥斷口。微觀(guān)形狀如圖2所示。斷口源磨損嚴(yán)重。擴(kuò)展區(qū)有明顯的貝類(lèi)線(xiàn)，收斂于斷口邊緣的螺紋。（a），斷口擴(kuò)展區(qū)多為解理斷裂，見(jiàn)圖2（b），斷口上沒(méi)有疲勞線(xiàn)。

圖2 掃描電鏡照片調(diào)節(jié)閥斷口

   3 材料分析
   3.1 化學(xué)成分分析
   在1#、2#和3#取樣調(diào)節(jié)閥，測(cè)試調(diào)節(jié)閥的化學(xué)成分，分析結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，三個(gè)調(diào)節(jié)閥的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)B/HJ479-2006的規(guī)定。

表1調(diào)節(jié)閥的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)測(cè)試結(jié)果 /%

   3.2 硬度分析
   1#、2#和3#調(diào)節(jié)閥的硬度值分別為HB222、HB224和HB233.調(diào)節(jié)閥桿設(shè)計(jì)要求的屈服強(qiáng)度等級(jí)為490MPa，相應(yīng)的硬度值規(guī)定為HB217~248，3個(gè)調(diào)節(jié)閥的硬度值符合標(biāo)準(zhǔn)B/HJ479-2006的規(guī)定。
   3.3 金相分析
   在1#、2#和3#調(diào)整閥桿螺紋處縱截面制備金相樣品，低倍檢查，夾雜物檢查結(jié)果為A1、B2、D1.5e。

圖3 調(diào)節(jié)閥金相組織照片

   在調(diào)節(jié)閥桿端面制備金相樣品，金相組織如圖3所示（a）、（b）所示。氮化層在金相樣品邊緣觀(guān)察，氮化層深為0。25~0。mm，氮化層邊緣和內(nèi)部有許多微小的裂紋，腐蝕了調(diào)節(jié)閥桿的螺紋，發(fā)現(xiàn)螺紋部分有氮化痕跡，大部分氮化螺紋剝落。調(diào)節(jié)閥桿金相樣品的晶粒度為4級(jí)，金相組織為回火索氏體。
   4 綜合分析
   根據(jù)調(diào)節(jié)閥桿的設(shè)計(jì)要求，閥桿上的定位銷(xiāo)孔應(yīng)位于自閥桿端部螺紋長(zhǎng)度的四分之一左右#調(diào)節(jié)閥桿上定位孔的位置符合設(shè)計(jì)要求，定位孔處無(wú)裂紋，2#和3#調(diào)節(jié)閥桿的定位銷(xiāo)位置靠近閥桿螺紋上端面，不符合設(shè)計(jì)要求。#和3#調(diào)節(jié)閥桿的定位銷(xiāo)孔都出現(xiàn)開(kāi)裂，導(dǎo)致閥桿多處發(fā)生斷裂。閥桿的斷口分析表明閥桿的斷裂性質(zhì)是疲勞斷裂，裂紋自螺紋表明萌生，向內(nèi)部擴(kuò)展。設(shè)計(jì)上要求閥桿氮化時(shí)對(duì)螺紋以上區(qū)域應(yīng)做好防護(hù)，防止氮化，閥桿的材質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果表明，閥桿端部的大面積及螺紋的局部有氮化層，表明閥桿在氮化過(guò)程中未能對(duì)螺紋進(jìn)行有效的防護(hù)，致使閥桿端部及螺紋局部被氮化，在氮化組織中形成顯微裂紋，增加了螺紋的脆性，導(dǎo)致螺紋在運(yùn)行中出現(xiàn)局部剝落現(xiàn)象，形成偏載，進(jìn)一步加劇了螺紋處的應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致閥桿疲勞斷裂。
   5 結(jié)語(yǔ)
   1#、2#和3#調(diào)節(jié)閥桿的斷裂性質(zhì)是疲勞斷裂，材料符合要求B/HJ479-2006的規(guī)定。螺紋在氮化過(guò)程中沒(méi)有得到有效的保護(hù)，導(dǎo)致閥桿端部和螺紋局部氮化，這是閥桿疲勞斷裂的主要原因。
   建議今后嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求保護(hù)閥桿氮化，防止螺紋氮化。