陈亮平, 何朋非, 张仁魁

(湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司, 长沙 410000)

随着国内火力发电机组装机容量和热效率的不断提高，汽轮机的蒸汽压力也越来越高，这对汽轮机高温部件的材料性能也提出了更高的要求。比如汽轮机上的高温螺栓在保证气缸中分面的气密性上发挥着重要的作用，高温螺栓一般采用高温性能优异的热强材料制造[1-2]。20Cr1Mo1VNbTiB钢为珠光体热强钢，其具有较高的持久强度和较好的抗松弛性能，常用于制造汽轮机的高温螺栓[3-5]。

某电厂的发电机组在运行过程中,其中联门高温螺栓发生断裂失效，该机组运行时长47 341 h，螺栓材料为20Cr1Mo1VNbTiB钢，螺栓规格为M56 mm×4 mm×310 mm。笔者对该断裂螺栓进行了一系列检验和分析，并选取另外一个同批次、同材料的未断裂螺栓进行对比，找出了该高温螺栓的断裂原因，以期类似事故不再发生。

1 理化检验

1.1 宏观观察

断裂螺栓的整体形貌和断面形貌如图1和图2所示。可见断裂部位在螺栓杆部，断口距端面约130 mm。断面平整，呈颗粒状，无塑性变形，为典型的脆性断口。观察螺栓外表面，可见螺纹表面光滑，无凹痕、裂纹、锈蚀、毛刺或其他引起应力集中的缺陷。

图1 断裂螺栓的宏观形貌Fig.1 Macro morphology of the fractured bolt

图2 断裂螺栓的断口宏观形貌Fig.2 Macro morphology of fracture of the fractured bolt

1.2 化学成分分析

在断裂螺栓和对比螺栓的螺杆中部进行线切割取样，将切割面在砂纸上磨平并用酒精清洗后，采用牛津FOUNDRY-MASTER Pro型全谱立式直读光谱仪对其进行化学成分分析，结果见表1。可见其化学成分符合DL/T 439—2018《火力发电厂高温紧固件技术导则》对20Cr1Mo1VNbTiB钢的成分要求。……