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1、压缩机压阀罩断裂失效分析宏观形貌分析01断口分析02金相分析03受力分析04CONTENT压阀罩规格及其介绍：压阀罩为压缩机内部零件，材料为HT250，其上下端面分别与法兰和外壳接触，被法兰压紧。法兰上均布12个规格为M30的螺栓，每个螺栓紧固扭矩为1260Nm，发生变形开裂后，螺栓扭矩降为900Nm。1宏观形貌分析.失效后的压阀罩如图一所示。下端面周向上，均匀分布六条轴向裂纹，长度基本一致，裂纹贯穿内外壁。在压阀罩环向变截面处，沿周向均匀分布沿环向扩展的裂纹，裂纹宽度接近压阀罩中部开孔宽度。2断口分析.在失效后的压阀罩上进行取样，因轴向和环向裂纹在圆周上均匀分布，位置和长度基本一致，故取典型
2、的轴向（1）和环向（2）裂纹试样各一处，取样位置如图l所示。断口分析 对两处试样断面进行观察发现：断口表面无明显塑性变形，有明显的人字或山形条纹，为典型的脆性断裂特征；断口表面氧化生锈，1试样氧化程度从压阀罩下端面沿轴向逐渐减轻，在裂纹末端可见新鲜的金属光泽，说明其启裂位置为压阀罩下端面；1、2试样裂纹靠近外面处氧化程度大于内表面，说明裂纹从外部 启裂，沿厚度方向向内扩展。利用扫描电镜（SEM）对裂纹断面进行扫描，结果如图2所示。3金相分析.GB 4739-2010中规定HT250为珠光体类型的灰铸铁，其金相组织应为片状石墨+珠光体。片状石墨长度45级，无定向分布，其含量占基体的4 一7珠光体
3、为细片状，二元磷共晶少于2。金相分析 对压阀罩上取得的试样进行打磨、抛光，浸蚀前、后使用光学显微镜进行观察。结果如图3所示。光镜下观察可见试样内石墨为无方向性片状A型石墨，但分布不均，部分石墨粗大，存在石墨块；石墨长度均为3级，低于标准规定，这将使铸铁硬度、强度偏低、力学性能下降。浸蚀后的试样基体组织为细片状珠光体，同时存在孤立块状二元磷共晶，其含量多于2，磷共晶数量为2级。基体中存在二元磷共晶且含量过多，易引起基体开裂，在应力作用下不断扩展，导致最终开裂失效。4受力分析在压缩机中，压阀罩上端面被法兰压紧。该法兰上均布12个规格为M30的螺栓，每个螺栓上的拧紧力矩为1260Nm。压阀罩失效后，
4、将拧紧力矩降为900Nm。压阀罩横截面尺寸沿轴向变化，从上到下选取压阀罩上不同尺寸的4个尺寸变化的截面进行强度校核。受力分析根据式（1）（3）计算的结果列于表1.对比GB 9439-2010中规定的HT250的抗压强度为840MPa，失效前后压阀罩所受压应力均在安全范围内。总结（1）引起压阀罩开裂的主要原因为压阀罩压紧载荷过大，其内部应力超过HT250抗压强度，导致开裂。（2）压阀罩断裂方式为以沿晶脆性断裂为主的混合断裂，裂纹从压阀罩下端面和外壁面启裂，沿轴向和厚度方向扩展。（3）压阀罩基体组织与HT250基本一致，由细片状珠光体组成，石墨为无方向性片状A型石墨，但部分石墨分布不均，粗大呈块状；基体中二元磷共晶含量多于2%；这些都会使材料力学性能下降，更易开裂。（4）压阀罩压紧时，法兰上的罗双拧紧力矩应不大于818Nm，以使压阀罩最大应力低于其抗压强度，保证安全。THANKS FOR YOUR WATCHING