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火箭发动机壳体开裂原因

2021-03-18赵杨,邹骏

理化检验(物理分册) 2021年1期
关键词:裂纹

赵 杨, 邹 骏

(上海航天动力技术研究所, 上海 201109)

30Cr3SiNiMoVA钢是在总结了国内外超高强度钢的基础上,由我国相关单位研制的钢种。其具有优良的室温及高温力学性能、高淬透性以及良好的加工成型工艺性和焊接工艺性。目前在固体火箭发动机壳体及相应连接部件的设计制造中被广泛应用,如机载武器的壳体及挂接件等[1-3]。火箭发动机壳体是发动机的重要组成部分,既是火箭弹体的一部分,也是推进剂反应的场所,不仅要承受发动机在工作时产生的内压,还要承受来自全弹的外载荷。

某火箭发动机壳体经过旋压工艺后成形,其热处理工艺为:920 ℃淬火+270 ℃回火→空冷。发动机安装使用之前需对发动机进行一系列试验来检验其安全性和稳定性。为检验发动机的气密性和质量,对壳体进行水压试验,充压至10.5 MPa保压1 min,降压至7 MPa保压3 min,再降压至3 MPa后泄压,将壳体烘干。为检验吊挂体的承载能力,将壳体注水悬挂80 h。为研究壳体在静载荷作用下的刚度、强度、应力、变形等情况,对壳体进行静力试验。在静力试验过程中对注水壳体施加一定外载荷的同时,向壳体内充压,当压力达到9.5 MPa时,筒壁出现渗水现象,检查壳体时发现在其周向固定装置处的壳体开裂。为找到壳体开裂的原因,笔者对其进行了理化检验与分析。

1 理化检验

1.1 宏观观察

在壳体中段发现两条位置邻近的裂纹,长度约为8 mm,两条裂纹均沿轴向扩展,壳体表面无明显塑性变形。对其中一条裂纹进行观察,可见裂纹贯穿壁厚方向(3 mm),如图1所示。……

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