1 調(diào)整閥桿斷裂的原始情況
   某電廠三個調(diào)節(jié)閥斷裂，斷裂位置如圖1所示，順序編號為1#、2#和3#，調(diào)節(jié)閥桿的材料為1Cr11MoV。將斷裂的閥桿從螺帽中取出，進行斷口分析和材料檢驗分析。
   2 斷口分析
   2.1 宏觀斷口分析
   調(diào)節(jié)閥斷裂的宏觀形狀如圖1所示（a）、圖1（b）和圖1（c）

圖1

   所示，1#調(diào)節(jié)閥桿只有一個斷面，斷面為淺紅色，邊緣為深灰色，貝類線清晰。#、3#調(diào)節(jié)閥桿有3~5個截面，自定位銷和螺紋開裂，形成多個截面，2#斷口為淺紅色，邊緣為黑色，3#斷口全部呈黑色，局部可見海灘裝花樣。3根調(diào)節(jié)閥斷面都與調(diào)節(jié)閥桿垂直，沒有明顯的塑性變形的痕跡，斷面已被嚴重氧化和磨損。
   2.2 微觀斷口分析
   因為2#、3#調(diào)節(jié)閥斷口磨損嚴重，1#電鏡觀察調(diào)節(jié)閥斷口。微觀形狀如圖2所示。斷口源磨損嚴重。擴展區(qū)有明顯的貝類線，收斂于斷口邊緣的螺紋。（a），斷口擴展區(qū)多為解理斷裂，見圖2（b），斷口上沒有疲勞線。

圖2 掃描電鏡照片調(diào)節(jié)閥斷口

   3 材料分析
   3.1 化學(xué)成分分析
   在1#、2#和3#取樣調(diào)節(jié)閥，測試調(diào)節(jié)閥的化學(xué)成分，分析結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，三個調(diào)節(jié)閥的化學(xué)成分符合標準B/HJ479-2006的規(guī)定。

表1調(diào)節(jié)閥的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)測試結(jié)果 /%

   3.2 硬度分析
   1#、2#和3#調(diào)節(jié)閥的硬度值分別為HB222、HB224和HB233.調(diào)節(jié)閥桿設(shè)計要求的屈服強度等級為490MPa，相應(yīng)的硬度值規(guī)定為HB217~248，3個調(diào)節(jié)閥的硬度值符合標準B/HJ479-2006的規(guī)定。
   3.3 金相分析
   在1#、2#和3#調(diào)整閥桿螺紋處縱截面制備金相樣品，低倍檢查，夾雜物檢查結(jié)果為A1、B2、D1.5e。

圖3 調(diào)節(jié)閥金相組織照片

   在調(diào)節(jié)閥桿端面制備金相樣品，金相組織如圖3所示（a）、（b）所示。氮化層在金相樣品邊緣觀察，氮化層深為0。25~0。mm，氮化層邊緣和內(nèi)部有許多微小的裂紋，腐蝕了調(diào)節(jié)閥桿的螺紋，發(fā)現(xiàn)螺紋部分有氮化痕跡，大部分氮化螺紋剝落。調(diào)節(jié)閥桿金相樣品的晶粒度為4級，金相組織為回火索氏體。
   4 綜合分析
   根據(jù)調(diào)節(jié)閥桿的設(shè)計要求，閥桿上的定位銷孔應(yīng)位于自閥桿端部螺紋長度的四分之一左右#調(diào)節(jié)閥桿上定位孔的位置符合設(shè)計要求，定位孔處無裂紋，2#和3#調(diào)節(jié)閥桿的定位銷位置靠近閥桿螺紋上端面，不符合設(shè)計要求。#和3#調(diào)節(jié)閥桿的定位銷孔都出現(xiàn)開裂，導(dǎo)致閥桿多處發(fā)生斷裂。閥桿的斷口分析表明閥桿的斷裂性質(zhì)是疲勞斷裂，裂紋自螺紋表明萌生，向內(nèi)部擴展。設(shè)計上要求閥桿氮化時對螺紋以上區(qū)域應(yīng)做好防護，防止氮化，閥桿的材質(zhì)檢驗結(jié)果表明，閥桿端部的大面積及螺紋的局部有氮化層，表明閥桿在氮化過程中未能對螺紋進行有效的防護，致使閥桿端部及螺紋局部被氮化，在氮化組織中形成顯微裂紋，增加了螺紋的脆性，導(dǎo)致螺紋在運行中出現(xiàn)局部剝落現(xiàn)象，形成偏載，進一步加劇了螺紋處的應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致閥桿疲勞斷裂。
   5 結(jié)語
   1#、2#和3#調(diào)節(jié)閥桿的斷裂性質(zhì)是疲勞斷裂，材料符合要求B/HJ479-2006的規(guī)定。螺紋在氮化過程中沒有得到有效的保護，導(dǎo)致閥桿端部和螺紋局部氮化，這是閥桿疲勞斷裂的主要原因。
   建議今后嚴格按照設(shè)計要求保護閥桿氮化，防止螺紋氮化。