液化石油气罐车安全阀弹簧失效分析
１５４化工机械２００９年液化石油气罐车安全阀弹簧失效分析
蒋跃宁。
（兰州交通大学）
何颜红
（甘肃省锅炉压力容器检验研究中心）
摘要通过对失效的液化石油气罐车安全阀弹簧宏观检查、材质分析、金相组织分析、断口和腐蚀产物分析，指出了安全阀弹簧断裂失效的原因，提出了防范措施。
关键词罐体安全阈弹簧液化石油气失效分析
中图分类号ＴＱ０５５．８＋ｌ文献标识码Ｂ文章编号０２５４－６０９４（２００９）０２－０１５４－０３
安全阀是液化石油气贮运设备中最重要的安全附件之一。它的作用是当液化石油气贮运设备的压力超过限定值时，能及时起跳，泄放部分气体，使设备内压力重新处于安全运行的范围内，从而避免了设备因超压引起胀裂或物理爆炸。由于安全阀的重要性，国家质检总局（原劳动部）和公安部门规定，在正常使用中，安全阀必须是有效的，即安全阀的生产和选用必须符合规定，状态必须良好。使用一段时间后，无论其性能如何，是否灵敏有效，均需重新检验，否则是无效的。甘肃锅检中心每年检验液化气体罐车近２００余辆，安全阀弹簧发生断裂的现象时有发生。２００５年检验发现，某受检单位使用的液化石油气罐车有约５０％左右的罐车安全阀弹簧发生断裂。
安全阀弹簧破坏形式很多，原因多种多样。为准确了解受检罐车安全阀弹簧断裂的原因，随机将编号为０９４４２０７的罐车，型号为Ａ４１２Ｆ－２．５－１２的安全阀（校验开启压力２．４２ＭＰａ）作为分析对象，对其进行失效分析，项目包括宏观检查、材质分析、金相组织分析、断口和腐蚀产物分析。
１检测分析
１．１宏观检查
受检弹簧（图１）直径７９ｍｍ，弹簧丝直径１３．５ｍｍ，外表面有灰色油漆，局部油漆脱落，脱落处附着黑色和铁锈色的垢物，弹簧断裂面位于油漆脱落的地方，断裂面与弹簧丝轴向呈４５。斜面，断裂后的弹簧无变形（图２）。
图１受检断裂弹簧
图２弹簧断口
１．２化学成分分析
对受检弹簧取样进行化学成分分析，结果见表１。
木蒋跃宁，男，１９６７年８月生，讲师。甘肃省兰州市，７３００７０。万方数据
第３６卷第２期化工机械１５５
分析结果表明弹簧中各元素符合ＧＢ／Ｔ１２２２—１９８４（弹簧钢》中的６０Ｓｉ２ＮｎＡ材料标准，与该弹簧出厂质最证明文件相符。
１．３断口分析
弹簧断裂面呈４５。斜断口，断面粗糙有油污，清洗后可见弹簧外圈点源起裂，源区外围是扇形区，扇形区与快速扩展区放射花样连接，扇形区和放射区中间有一条明显的弧线，扇形区面积较小占整个断面的１／６，快速扩展放射区面积较大，断裂面无明显腐蚀，无宏观翅性变形，无明显的剪切唇（图２）。源区低倍可见弹簧次表面起裂，裂纹扩展扇形区氢脆准解理、韧窝和二次裂纹（图３），裂纹前沿有弧线带，最后断裂区为韧窝（图４）。
图３氢脆准解理、韧窝及二次裂纹
图４孤线区内解理和韧窝
弹簧断裂有以下特点：
ａ．弹簧断裂面无腐蚀，无宏观塑性变形，无剪切唇，宏观呈脆性断裂特征。
ｂ．裂纹源于弹簧外圈表面和次表面。
ｃ．断裂微观形貌特征呈准解理、韧窝和二次裂纹的氢脆特点；在裂纹扩展的前沿和快速扩展区微观形貌特征为韧窝，表明在断裂过程中材料存在屈服，产生塑性变形。氢脆准解理、韧窝和二次裂纹是氢引起的材料脆化在断口上特有的形貌特征。弹簧断裂是氢引起的应力腐蚀开裂。
ｄ．断裂面上不存在典型的疲劳断裂的特征。
１．４金相组织
金相组织分析取样在弹簧断口下２０ｍｍ处，弹簧金相组织为有位相的回火索氏体（图５），反映了该弹簧经过淬火＋高温回火处理，横截面硬度为３２—３４ＨＲＣ，夹杂物级别Ｄ，，晶粒度８级。
图５金相组织
１．５腐蚀产物
在弹簧断口进行腐蚀产物Ｘ?ｒａｙ成分分析，结果见表２。
表２腐蚀产物Ｘ－ｒａｙ成分分析结果
由表２可知，腐蚀产物中有害元素Ｓ和ｃｌ含
量较高。万方数据
万方数据
液化石油气罐车安全阀弹簧失效分析
作者：蒋跃宁， 何颜红， JIANG Yuening， HE Yanhong
作者单位：蒋跃宁,JIANG Yuening(兰州交通大学,甘肃省兰州市,730070)， 何颜红,HE Yanhong(甘肃省锅炉压力容器检验研究中心)
刊名：
化工机械
英文刊名：CHEMICAL ENGINEERING & MACHINERY
年，卷(期)：2009，36(2)
被引用次数：1次
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