电网铁附件失效原因分析

2016-11-16杨景建

甘肃科技 2016年20期

关键词：结构钢碳素常温

蒋　菲，李　军，杨景建，高　健

（国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃　兰州　730050）

电网铁附件失效原因分析

蒋菲，李军，杨景建，高健

（国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃兰州730050）

由于近期频繁发生10kv配电工程拉线抱箍断裂质量事故，对发生断裂的抱箍及同批次抱箍进行抽样检测，就其结构尺寸、钢箍材质及机械性能进行试验，发现材料内部夹杂物密集，破坏了金属基体的连续性，缩小了真正的承担载荷的有效面积，同时产生缺口作用，导致应力集中，使材料的塑性及韧性偏低，在受到外加载荷时造成脆断。

拉线抱箍；失效分析；多源开裂；穿晶开裂；脆性断裂

1　概述

某地区设备运行人员发现10kv配电工程拉线抱箍频繁发生断裂质量事故，在对开裂抱箍进行更换后，对发生断裂的抱箍及同批次抱箍进行抽样检测及断口分析。发生断裂抱箍的批次号和规格为271502、-6×60，D190，90°，及271508、-6×60，D210，90°，材质Q235B。

2　检验

2.1宏观检查

宏观检查发现部分抱箍90°折边部位存在磨具压痕及镀锌层不均匀现象，如图1所示，折边处磨具压痕大多为长条状，如若出现在折边安装耳嵌槽周围，则为椭圆形。

图1　宏观检查

2.2结构尺寸测量（见表1）

表1　结构尺寸测量

合格标准依据《国家电网公司集中规模招标采购甘肃省电力公司固化技术规范书（铁附件专用技术规范）》中关于技术标准与要求中4.3.2条，即：必须采用热弯曲，由于弯曲加工引起的厚度和直径减少，应符合如下规定：a.板厚或直径为25mm及以下时，允许减小0.5mm；b.板厚或直径大于25mm时，允许减小1.0mm。

2.3材质分析

对试样#9、#10、#11、#18及#21边进行材质化学成分分析，分析结果见表2。

表2　化学成份分析（质量分数）/%

对抱箍#1、#6、#7、#21及#26边进行镀锌层厚度测量，测量结果见表3。

表3　镀层测量（厚度）/mm

2.4机械性能试验

2.4.1常温拉伸试验（见表4）

表4　常温拉伸试验

2.4.2弯曲试验（见表5）

表5　弯曲试验

2.4.3冲击试验（见表6）

表6　夏比（V型）常温冲击试验

2.5.4试验结果（见表7）

表7　试验结果一览表

2.5断口检验

失效抱箍断裂发生前几乎没有塑性变形，断裂时其断面尺寸、形状基本不变，断口宏观形貌呈亮灰色，断口平齐且具有强烈的金属光泽和明显的结晶颗粒，周边无明显的剪切唇。断口心部呈脆性断口形貌，从心部有向外放射的山脊状的花纹，呈脆性断裂特征［1-3］，在#23与#26失效抱箍断口还发现有暗红色的铁锈存在，如图2～5所示。

图2　#11抱箍断裂面

图3　#12抱箍断裂面

图4　#26抱箍断裂面

图5　#23抱箍断裂面

2.6宏观金相检验

对11#、12#试样进行宏观金相检验，由图6、图7可见，组织为铁素体+珠光体，铁素体晶粒等级评定为9级［4］。其中主裂纹是断裂面萌生的分支裂纹，裂纹发展过程为穿晶开裂［5］，而且窄裂口都是沿铁素体开裂。样品主裂纹尖端附近存在与其平行独立的两条小裂纹，裂纹附近区域可见密集分布的点状夹杂物，经反复抛磨后，两条小裂纹其中一条消失，另一条减小，说明这两条小裂纹为抱箍外侧的表面裂纹，深度较浅，由此判断此抱箍断裂面为多源开裂。裂纹的产生与材料内部的夹杂物密集分布有关。夹杂物的存在，一方面，破坏了金属基体的连续性，缩小了真正的承担载荷的有效面积；另一方面，产生缺口作用，导致应力集中，在它的周围形成复杂的应力状态，使金属处于脆性状态。在组织内部受应力作用下，夹渣处会出现裂纹并延展，导致强度下降、开裂，以夹渣处形成的裂纹为裂源开裂，由于这些地方硬度高，塑性差，产生穿晶开裂。