胡明磊,张忠伟,刘洪群,张 维

(1.中核核电运行管理有限公司，海盐 314300；2.苏州热工研究院有限公司，苏州 215004)

国产某核电机组在满功率运行期间，汽轮机2号主汽门油动机溢流阀2颗固定螺栓(编号1#和2#螺栓)发生断裂，导致连接油管漏油，机组紧急停堆。断裂螺栓为全螺纹结构，规格为M10 mm×37 mm，表面进行了发黑处理，所处环境为沿海室内大气环境。断裂位置分别在螺栓头向下第1螺牙和第2螺牙处，如图1所示。本工作为分析断裂螺栓的失效原因，对其进行了一系列理化检验。

图1 失效螺栓Fig.1 Failed bolts

1 理化检验与结果

1.1 断口宏观形貌

图2为失效螺栓断口的宏观形貌。可见，两个失效螺栓断口都较为平齐，未见有明显的宏观塑性变形特征。1#和2#螺栓断口表面附着一层腐蚀产物，其中2#螺栓断口表面腐蚀产物最为明显。经超声波清洗后，断口表面依然残留了相当数量的腐蚀产物，可见这两个断口的裂纹已经存在较长一段时间。从断面的台阶状纹理和腐蚀产物分布情况可以推断出裂纹的总体扩展方向为从下向上扩展，在螺牙附近断裂。以下工作主要以2#螺栓为研究对象。

(a) 清洗前

1.2 化学成分

对失效螺栓的化学成分进行分析，结果见表1。结果表明,失效螺栓中含少量Mo元素，其化学成分符合GB/T 3098.1-2010《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》标准中12.9级碳钢紧固件的要求。

表1 失效螺栓的化学成分(质量分数)Tab.1 Chemical composition of failed bolt (mass fraction) %

1.3 硬度

对失效螺栓进行硬度测试。结果表明，2#螺栓的硬度平均值为433.6 HV。根据GB/T 3098.1-2010标准，12.9级紧固件的硬度范围为385～435 HV，失效螺栓的硬度处于该范围内，符合标准要求。……