油田气阀弹簧断裂分析

rockston

1　情况简介

某油田送来两只气阀弹簧断裂试样(编为1号和2号),要求对其断裂原因进行分析。两只弹簧样品均属于螺旋压缩弹簧,失效前分别安装在天然气井口保护阀座内,作气阀弹簧用。弹簧工作介质为含H2S的天然气,工作压力为25MPa,服役时间约5个月。

据调查,弹簧生产厂提供的材料牌号为1Cr18Ni9,而原设计要求的材料牌号为4Cr13。

2　检验与结果

2.1　断口分析

图1为1号断裂弹簧的电镜低倍断口形貌,断口与弹簧丝约成45°角,为一斜断口。靠近弹簧内侧表面有一块小的平坦区,电镜下呈放射状形貌,放射状的撕裂棱收敛于弹簧内侧表面附近,源区附近被磨损,裂源区见图2中箭头指处。裂纹扩展区呈小台阶状,且较为粗糙,低倍下小台阶上的“贝纹状”疲劳弧线清晰可见(见图3),瞬断区呈粗糙的撕裂棱形貌。故该断口为疲劳断口。