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阀杆失效分析及其表面激光熔覆修复

电焊机 2024年第4期54卷 43-49页

作者：郭毅军雷自成关永康张书军李洁李世亮陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪二号井陕西韩城715407 西安智能再制造研究院有限公司陕西西安710018

针对桑树坪二号井煤矿瓦斯抽放系统三偏心蝶阀阀杆和排水系统闸阀阀杆的失效问题进行系统分析,确定主要失效原因是H_(2)S、CO_(2)、SO_(2)等介质的均匀腐蚀。为了提高阀杆的耐蚀性能,提出了其表面激光熔覆Inconel 625合金(粉末和丝材)... 详细信息

针对桑树坪二号井煤矿瓦斯抽放系统三偏心蝶阀阀杆和排水系统闸阀阀杆的失效问题进行系统分析,确定主要失效原因是H_(2)S、CO_(2)、SO_(2)等介质的均匀腐蚀。为了提高阀杆的耐蚀性能,提出了其表面激光熔覆Inconel 625合金(粉末和丝材)的修复方案。对激光熔覆层进行系统的显微组织观察、化学成分测试、显微硬度测试和电化学测试,评估其可靠性。结果表明:Inconel 625丝材和粉末熔覆层组织分布类似,熔覆层组织结构均为树枝晶,与基体结合良好,未见裂纹和气孔缺陷;熔覆层中枝晶间区域Cr含量高于枝晶内区域,枝晶间均存在富Nb析出相;熔覆层整体元素分布较均匀,在界面处Ni、Cr、Fe、Mo、Nb等主要元素与母材之间呈现过渡分布;Inconel 625熔覆层的硬度略高于母材,且自腐蚀电位高于母材,熔覆层自腐蚀电流密度Icorr(8.62×10^(-7)A/cm^(2))低于母材(8.23×10^(-6)A/cm^(2)),经等效电路拟合后得到Inconel 625熔覆层电荷转移电阻为9.9×10^(4)Ω·cm^(2),远高于母材的2.6×10^(3)Ω·cm^(2),表明熔覆层的耐蚀性优于基体。上述修复后的阀杆结构在煤矿中服役6个月未发生腐蚀失效,仍正常运行,而未处理的阀杆结构服役1个月就发生腐蚀失效,说明Inconel 625熔覆层对阀杆材料有较好的保护作用。

关键词： Inconel 625合金激光熔覆失效分析阀杆耐腐蚀性能

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汽轮机高压主汽门阀杆断裂原因分析

焊接技术 2024年第2期53卷 31-36页

作者：张亚凯房新裴杨毕虎才石红晖郑相锋国能锅炉压力容器检验有限公司北京100071 国家能源集团科学技术研究院有限公司江苏南京210046 国家能源集团宿迁发电有限公司江苏南京210046

文中从失效阀杆的宏观检查、成分测定、金相检验,以及断口电镜形貌观察等方面入手,结合EDS能谱检测,探讨阀杆断裂的主要原因。该阀杆断裂位置处的钴基堆焊层及基体材质均符合相关标准要求;从断口形貌观察发现,裂纹起源于堆焊层与基体界... 详细信息

文中从失效阀杆的宏观检查、成分测定、金相检验,以及断口电镜形貌观察等方面入手,结合EDS能谱检测,探讨阀杆断裂的主要原因。该阀杆断裂位置处的钴基堆焊层及基体材质均符合相关标准要求;从断口形貌观察发现,裂纹起源于堆焊层与基体界面,并优先扩展至整个硬质堆焊层;金相组织观察显示,堆焊层过渡区域有残余奥氏体及网状偏析的脆硬碳化物存在,弱化了界面的结合强度;对过渡区域能谱检测发现有大量O元素分布其中,表明堆焊时在此处形成了大量的氧化物夹杂及堆焊疏松组织,这都不利于堆焊层与基体的结合。上述试验分析表明,阀杆堆焊层与基体界面的过渡区是该失效阀杆的薄弱环节,而堆焊和热处理工艺产生的残余应力在界面结合的薄弱处聚集,最终导致界面处出现裂纹及裂纹扩展至堆焊层表面,从而造成阀杆的断裂失效。

关键词：汽轮机阀杆钴基堆焊层失效分析

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高温高压阀门阀杆腐蚀失效分析

石油石化物资采购 2024年第14期 64-66页

作者：卢晓斌中国石油化工股份有限公司茂名分公司动力部

某电厂锅炉高温高压阀门阀杆在使用过程中多次发现阀门阀杆在阀门盘根腔段明显异常腐蚀。本文对高温高压阀门结构进行概述,针对高温高压阀门阀杆使用过程中阀杆腐蚀情况,模拟使用工况做出常用类型盘根对阀门阀杆的腐蚀影响,阐述了其在... 详细信息

某电厂锅炉高温高压阀门阀杆在使用过程中多次发现阀门阀杆在阀门盘根腔段明显异常腐蚀。本文对高温高压阀门结构进行概述,针对高温高压阀门阀杆使用过程中阀杆腐蚀情况,模拟使用工况做出常用类型盘根对阀门阀杆的腐蚀影响,阐述了其在特定条件下阀杆腐蚀机理,试验结果表明填料中含有的PTFE成分在高温下的裂解是造成阀杆腐蚀的根本原因。

关键词：高温高压阀杆腐蚀填料 PTFE

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核电站闸阀防转臂对阀杆稳定性的影响分析

阀门 2024年第6期 721-725页

作者：陆洋谭志徐振中广核核电运营有限公司广东深圳518026

近年来,国内外核电厂出现了多起电动楔形闸阀阀杆弯曲的缺陷。虽然阀杆的屈曲可以通过压杆稳定性分析方法进行校核,但国内对于承受额外弯矩的阀杆屈曲校核方法的研究却相对缺乏。因此,本论文针对这一问题展开了研究。防转臂是闸阀上一... 详细信息

近年来,国内外核电厂出现了多起电动楔形闸阀阀杆弯曲的缺陷。虽然阀杆的屈曲可以通过压杆稳定性分析方法进行校核,但国内对于承受额外弯矩的阀杆屈曲校核方法的研究却相对缺乏。因此,本论文针对这一问题展开了研究。防转臂是闸阀上一种常见结构件,但其设计不当可能会对阀杆的稳定性造成影响,本文对核电站闸阀防转臂的功能进行了说明,并对两种不同结构的防转臂(平衡型/非平衡型防转臂)对阀杆受压稳定性的影响进行分析,主要结论是非平衡型防转臂会在闸阀关闭时对阀杆引入一个额外弯矩,导致阀杆的压杆稳定性降低,使阀杆弯曲的受力阈值降低。对于额外引入弯矩时的阀杆屈曲校核问题,本文提供一种使用RCCM规范中ZVI2216篇的方法进行带额外弯矩的压杆稳定性校核方法,并按实际阀杆屈曲形貌给出长度系数在1~2间取值的建议。

关键词：防转臂闸阀阀杆压杆稳定性屈曲校核

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波纹管与阀杆真空电子束焊接工艺研究

阀门 2024年第6期 715-717页

作者：王记兵刘昕沈阳仪表科学研究院有限公司辽宁沈阳110043

真空电子束焊接是一种能量集中、熔深较大的精密焊接方法。阀用波纹管壁厚较薄时,与阀杆或法兰焊接具有较大的困难,通过优化焊接接头,设计合理的焊接工装,消除波纹管与阀杆或法兰的配合间隙,采用真空电子束焊接,可以很好地解决这一问题。

关键词：波纹管阀杆真空电子束焊接

GH901高温合金主蒸汽阀阀杆断裂原因分析

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热力发电 2022年第5期51卷 162-168页

作者：徐绍平汪博黄一君赵炜炜楼玉民赵宁宁浙江省能源集团有限公司浙江杭州311121 浙江浙能技术研究院有限公司浙江杭州311121 浙江省火力发电高效节能与污染物控制技术研究重点实验室浙江杭州311121

为了解某300 MW机组汽轮机左、右侧2根GH901合金材质的高压主蒸汽阀阀杆在仅运行100 h后发生断裂的原因,采用宏观形貌观察、化学分析、显微组织观察及力学性能试验等方法,对断裂阀杆进行研究及分析。结果表明:阀杆制造过程中未严格按照... 详细信息

为了解某300 MW机组汽轮机左、右侧2根GH901合金材质的高压主蒸汽阀阀杆在仅运行100 h后发生断裂的原因,采用宏观形貌观察、化学分析、显微组织观察及力学性能试验等方法,对断裂阀杆进行研究及分析。结果表明:阀杆制造过程中未严格按照图纸加工,造成弹簧孔外壁过渡切削,后采用堆焊补救;堆焊区母材、熔合线存在的多处裂纹和未熔合等原始焊接缺陷是断裂的起源,阀杆与弹簧孔变径过渡区的应力集中,使焊接缺陷快速扩展,同时阀杆母材较差的塑韧性,也加快了裂纹的扩展速度,造成阀杆的快速断裂。

关键词：主蒸汽阀阀杆断裂失效分析 GH901合金

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间隙装配工况下阀杆动密封结构接触压力试验研究

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机电工程 2023年第9期40卷 1316-1325页

作者：高俊峰孔韦海姜恒李伟王洋明友合肥通用机械研究院有限公司安徽合肥230031

平板闸阀用于接通或切断管道中的流体介质。由于阀杆的动密封结构易出现泄漏,会造成严重的安全事故。阀杆填料密封性能是制约装置长期可靠运行的关键因素。针对阀杆动密封结构在间隙装配工况下密封面接触压力精确计算的问题,以Z943Y-30... 详细信息

平板闸阀用于接通或切断管道中的流体介质。由于阀杆的动密封结构易出现泄漏,会造成严重的安全事故。阀杆填料密封性能是制约装置长期可靠运行的关键因素。针对阀杆动密封结构在间隙装配工况下密封面接触压力精确计算的问题,以Z943Y-300Lb高压平板闸阀为例,对其阀杆动密封结构的接触压力机制进行了理论推导、仿真分析和试验研究。首先,借助弹性力学理论,推导了阀杆动密封结构的轴向力学模型,在多工况条件下对其进行了接触压力理论分析;然后,利用ANSYS软件对阀杆动密封结构进行了接触压力静力学分析,并研究了阀杆内、外存在不同装配间隙值对其力学分布的影响;最后,搭建了试验测试平台,进行了高压平板闸阀密封面不同位置的接触压力测试,并根据测试结果对仿真结果的正确性进行了验证。研究结果表明:在进行间隙装配时,接触压力最大值小于无间隙装配的接触压力,内接触压力高达2.8 MPa,外接触压力高达2.3 MPa;外间隙值为0.2 mm时,内、外接触压力差最小,仅为0.39 MPa;接触压力理论值与测试数据误差仅为2.3%。该研究可精确获得密封面不同位置处的接触压力。

关键词：高压平板闸阀间隙装配阀杆动密封结构密封泄漏接触压力精确计算

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火电机组阀杆失效及其渗氮处理研究

火电机组阀杆失效及其渗氮处理研究

作者：程志南昌大学

学位级别：硕士

阀门阀杆是火电项目机组中非常重要的核心设备。本文采用有限元模拟和理化检测等方法,针对火电机组主蒸汽阀用ASTM A479 410不锈钢阀杆（国标牌号:1Cr13,以下简称410阀杆）和汽轮机主汽阀用渗氮ASTM A565 616不锈钢阀杆（国标牌号:22Cr1... 详细信息

阀门阀杆是火电项目机组中非常重要的核心设备。本文采用有限元模拟和理化检测等方法,针对火电机组主蒸汽阀用ASTM A479 410不锈钢阀杆（国标牌号:1Cr13,以下简称410阀杆）和汽轮机主汽阀用渗氮ASTM A565 616不锈钢阀杆（国标牌号:22Cr12Ni Mo WV,以下简称616阀杆）的断裂进行了失效分析研究并提出改进措施,对渗氮616阀杆渗氮后的组织结构和力学性能进行研究。研究结果表明:通过对410阀杆的有限元分析和理化检测后发现:阀杆零件的屈服强度和材料选用可以满足使用要求,但是阀杆在退刀槽处容易产生应力集中。断口处没有明显的缩颈变形,扫描电子显微镜观测显示断口呈层片状的解理断裂形貌,再综合阀杆的强度计算和有限元模拟结果,可以判断阀杆断裂是由于执行机构参数设置不当导致的。正确设置执行机构,改变退刀槽形状并对410阀杆增加渗氮处理工艺,可避免该类脆性断裂的产生。渗氮616阀杆底部十字穿孔部位发生断裂,检测发现该处加工尺寸超出公差范围且有明显的机加工刀痕。对阀杆进行有限元分析后发现阀杆零件的屈服强度满足设计要求,但是十字穿孔处容易产生应力集中现象。理化检测结果表明阀杆断裂面处存在严重的成分偏析,渗氮层中组织不均匀,且渗氮层的厚度未达到设计要求。在纯氨气环境下对616钢试样进行一段式和两段式气体渗氮实验结果表明:两段式渗氮工艺可以获得更厚、更均匀的渗氮层,且渗氮层与基体之间结合更紧密。对比两段式渗氮试样的常温和400℃高温拉伸性能后发现:试样的抗拉强度R和伸长率A随渗氮时间延长而逐渐降低,高温拉伸较常温拉伸时试样的抗拉强度R低、伸长率A高,渗氮层高温拉伸断口更加光滑平坦,脆性断裂特征更加明显。

关键词：阀杆失效分析理化检测渗氮处理力学性能

核电站用17-4沉淀硬化不锈钢阀杆热老化微结构小角中子散射研究

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原子能科学技术 2018年第12期52卷 2283-2288页

作者：张佩佩李天富白冰佟振峰王子军刘蕴韬中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部北京102413 中国原子能科学研究院放射性计量测试部北京102413

17-4沉淀硬化马氏体不锈钢阀杆广泛应用于压水堆核电站中,该阀杆在高温(300～350℃)下长期服役时面临热老化脆化问题,影响核电站安全。本文针对核电站实际服役的阀杆样品,开展了小角中子散射实验,结合冲击试验、扫描电子显微镜和金相显... 详细信息

17-4沉淀硬化马氏体不锈钢阀杆广泛应用于压水堆核电站中,该阀杆在高温(300～350℃)下长期服役时面临热老化脆化问题,影响核电站安全。本文针对核电站实际服役的阀杆样品,开展了小角中子散射实验,结合冲击试验、扫描电子显微镜和金相显微镜分析等,将严重老化与轻微老化的阀杆样品进行对比,研究了试样在长期热时效过程中内部nm结构的变化。冲击试验、断口的扫描电镜和金相组织图像显示,严重老化的阀杆发生了明显的脆化现象。利用多分散小球模型和Porod定律对小角中子散射实验数据进行拟合,结果表明,球形nm析出物直径约为1nm,随着热老化程度的加剧,nm析出物尺寸变大,体积分数增多约19%。小角中子散射结果与材料的宏观力学性能变化有明显的关联性。

关键词：小角中子散射 17-4沉淀硬化不锈钢阀杆 nm结构