XX公司GW36型隔离开关可调拉杆开裂原因分析.doc

XX公司GW36型隔离开关可调拉杆开裂原因分析一、概述2012年2月8日，500kV云莆路间隔停电检修，在对云莆路50312、50321刀闸进行检修和维护过程中发现50312B、C相及50321C相可调拉杆均存在裂纹。该类刀闸生产厂家为XX高压开关集团股份公司，型号为GW36-550SD1D2W，于2008年4月出厂，2008年7月投运。2012年4月至5月期间，500kVXX变设备大修过程中，也发现XX高压开关集团股份公司生产的GW36型3根可调拉杆存在严重裂纹。该批刀闸2007年10月出厂，2009年1投运。上述可调拉杆的设计材质均为0Cr18Ni9。2、 开裂原因分析1、宏观检查受检可调拉杆的裂纹形貌如图1、图2所示，宏观检查发现拉杆外表面分布着大量的网状裂纹，部分区域出现沿轴向方向的裂纹，最长达到110mm，表面开裂处已出现明显的锈斑。裂纹向心部扩展，最深已接近中心部位。 图1 云莆变可调拉杆表面裂纹及截面裂纹形貌2、化学成分分析可调拉杆的化学成分分析结果如表1、表2，其Cr元素含量和Ni元素含量偏低，C元素含量偏高，Mn元素含量严重偏高，化学成分分析结果不符合GB/T 12202007不锈钢棒对0Cr18Ni9材质的要求。图2 大园变可调拉杆表面裂纹及截面裂纹形貌表1 可调拉杆的化学成分（云莆变） wt%成 分CSSiPMnCrNi可调拉杆（211-2012-3-1）0.0970.00630.450.0425.4016.007.00GB/T 1220-2007对0Cr18Ni9的技术要求0.080.0301.000.0452.0018.0020.008.0011.00表2 可调拉杆的化学成分 （大园变） wt%成 分CSSiPMnCrNi可调拉杆（211-2012-11-1）0.10.0140.520.033.3116.07.4GB/T 1220-2007对0Cr18Ni9的技术要求0.080.031.00.0452.018208113、金相试验可调拉杆的金相检查结果见图3图5。其试样的金相组织是奥氏体组织，但晶界上有许多碳化物或者夹杂物的颗粒存在；在靠近表面的裂纹区域有严重的晶粒脱落现象，在裂纹尖端可以观察到裂纹沿着晶界萌生和扩展，为典型的晶间腐蚀特征。图3 裂纹沿晶界萌生和扩展的形貌（云莆变）图4 裂纹尖端形貌（大园变）4、扫描电镜分析在扫描电镜下观察云莆变可调拉杆样品的横截面，其形貌如图5所示，可以看到在晶界上分布着大量的碳化物（或夹杂物）以及碳化物脱落后留下的空洞。图5 扫描电镜下样品横截面的微观形貌5、硬度试验对受检可调拉杆截面及外表面进行布氏硬度测试，测试结果（见表3、4）不符合GB/T 1220-2007不锈钢棒的技术要求。表3 受检可调拉杆的布氏硬度测试结果（云莆变） HBW 5/750 测 点123平均值外表面300285300295截面255249262255GB/T 1220-2007对0Cr18Ni9的技术要求187HB表4 受检可调拉杆的布氏硬度测试结果（大园变） HBW 2.5/187.5测 点12345平均值截面251244265248264254外表面269275277275275274GB/T 1220-2007对0Cr18Ni9的技术要求187HBW三、原因分析宏观检查发现可调拉杆外表面均匀分布有大量的网状裂纹，表面开裂处均已出现明显的锈斑，裂纹由表面向芯部扩展，并且最大裂纹深度已接近中心部位。金相检查发现，拉杆的基体组织为奥氏体，但晶界上分部有许多碳化物或夹杂物颗粒，裂纹沿着晶界萌生和扩展，靠近外表面有严重的晶粒脱落现象。以上试验结果表明拉杆裂纹为典型的晶间腐蚀裂纹。对于0Cr18Ni9不锈钢，Cr元素是保证其耐腐蚀性的主要元素。由化学成分分析结果可知，受检拉杆的C、Mn含量偏高，Cr、Ni含量偏低。不锈钢在热处理冷却过程中，C含量偏高容易与晶界及其周围的Cr形成（Cr，Fe）23C6并在奥氏体晶界析出，造成晶界及临近区域的Cr原子浓度降低，形成贫Cr区，因而造成该区域材料的耐腐蚀性能明显降低；Mn含量严重偏高，会与C、S形成金属夹杂物并在晶界析出，破坏晶粒间的结合力，降低不锈钢的耐腐蚀能力，使钢的强度、塑性和韧性急剧降低。硬度测试值偏高表明受检拉杆的热处理工艺执行不规范。拉杆金相组织的奥氏体晶界上分布有许多碳化物或夹杂物颗粒，也是由于热处理工艺执行不规范，导致合金元素未能充分固溶到奥氏体基体中的结果。不规范的热处理工艺加剧了（Cr，Fe）23C6的形成及贫Cr区的出现，降低了不锈钢抗晶间腐蚀的能力。晶界附近贫Cr是不锈钢产生晶间腐蚀的最主要原因，晶间腐蚀破坏了晶粒间的结合力，结果引发沿晶裂纹的出现。四、结论500kVXX变和XX变GW36型隔离开关可调拉杆由于所用材料的化学成分不符合要求以及热处理工艺执行不规范，造成材料抗晶间腐蚀能力下降，导致出现晶间腐蚀并产生网状裂纹。五、建议及防范措施1、建议对已投运的XX高压开关集团股份公司生产的G