ZG20 CrMoV阀体的水压试验与断裂原因分析

    某调节阀分厂对开封高压调节阀门厂铸造分厂生产的350/P5V主阀进行打水压试验，水压试验压力规定为150kg，在打到130kg时打了3分钟就已开裂，阀体材料为ZG20CrMoV。供货状态为1000℃/3h扩散退火+960℃/6h正火+740～750℃/5h回火，用于200MW以下锅炉的再热器管道上，工作温度为540℃，工作压力为5Mpa，按我公司技术条件30.2001.092（E）《锅炉承压铸钢件技术条件》生产。
    对断裂的阀体我们进行了拍照，见照片1～2，从照片1～2可看出在断口上有铸造缺陷，并已用粉笔画出。
    在照片3中断口的下部40mm处取样进行了化学成分、力学性能的测定，并对断裂原因进行了分析，结果如下。



一、试验内容
    1、断口的宏观检查
    在现场我们对断口进行了观察及测量，阀体的厚度为48mm，照片3中右边的缺陷占了壁厚55mm中的24mm、缺陷与断口垂直面的高度有12mm。
    2、化学成分
    对ZG20CrMoV阀体进行了化学成分分析，结果如表1，从表1可看出来料化学成分符合技术条件30.2001.092（E）的要求。


    3、力学性能
    在阀体断口的下部取样做了性能试验。其试验结果如表2，从表2可看出ZG20CrMoV阀体的延伸率、断面收缩率和冲击韧性都不合格。


    4、金相组织
    对照片3中的断口我们取金相试样进行了观察，金相试样取自照片3的最左边，观察面与断口垂直，1^#样从外表面到心部，2^#样从内表面到心部。1^#样的金相组织是铁素体+珠光体、晶粒度7、6级、属于合格组织，见照片4。照片5是1^#样



    中的疏松照片，可看到疏松堆积在一起，照片6也是1^#样中的疏松照片，可看到疏松已连续分布;照片7是2^#样中的疏松照片，是由疏松连起的裂纹末端部，可看到裂纹的头部是圆的，照片8是2^#样中的疏松照片，是成堆的小疏松，照片9是2^#样中的疏松照片，可看到连续分布的疏松，裂纹走向沿着疏松，从内表面向外表面扩展，裂纹长度有十几毫米，在2#样中有几条肉眼可见的裂纹。在我公司技术条件30.2001.092（E）中的第5.2.3条规定不得有裂纹、疏松缺陷，上述疏松和裂纹已不符合技术条件30.2001.092（E）的规定。



二、试验结果分析
    1、从试验结果看出，ZG20CrMoV阀体的化学成分符合技术条件30.2001.092（E）的要求。
    2、ZG20CrMoV阀体的延伸率、断面收缩率和冲击韧性都不合格。
    3、ZG20CrMoV阀体的金相组织是铁素体+珠光体、晶粒度7、6级、属于合格组织;在阀体中有裂纹、疏松缺陷，上述疏松和裂纹缺陷已不符合技术条件30.2001.092（E）的规定。
    4、从断口形貌特征看出，断口属于脆性断口，裂纹源在照片6中左边大缺陷处的内表面，由于在大缺陷的内表面处有裂纹，再加上内部有很多疏松缺陷导致的塑性和韧性都低，造成了最终打水压时的开裂。
三、结论
    1、造成ZG20CrMoV阀体打水压断裂的主要原因是内部有疏松缺陷，内表面有沿着疏松长十几毫米的裂纹，再加上塑性和韧性都低，造成了最终打水压时的开裂。
    2、ZG20CrMoV阀体的延伸率、断面收缩率和冲击韧性都不合格。
    3、ZG20CrMoV阀体的金相组织是铁素体+珠光体、晶粒度7、6级、属于合格组织，在阀体中有疏松、裂纹缺陷。

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