（石家庄供电公司 河北石家庄 050091；河北省电力公司 河北省石家庄 050091）
1. 情况简介
2017年3月15日某公司对220kV组合电器特巡时发现有几个间隔内的母线间伸缩节长螺栓出现裂纹及断裂现象（见图1）。为找到开裂原因，公司技术人员对220kV组合电器伸缩节长螺栓出现裂纹及断裂的情况进行分析。
观察送来的两根螺栓（其中带螺母的为一根，不带螺栓的为一根），两端的螺纹为挤压螺纹，中部为光杆，可以看出光杆是经过切削的。两根螺栓的断裂形态相似，断裂位置相似，均断裂在光杆部分。裂纹放大后为枝状，见图B、图C，纵向分布的裂纹扩展至螺纹处。光杆区域存在多处独立的启裂源，裂纹发黄锈色，由氧化痕迹可以看出有一定的深度，也说明材料可能不是通常的奥氏体不锈钢。由断口可以看出，裂纹形成存在多源特点，从表面向中心扩展，见图D，说明光杆的表面存在裂纹形成和扩展的条件。
3.金相分析
对截取螺栓进行端面金相检查，目的是观察裂纹扩展形态和组织特点。图E为母材的金相组织，由图E可以看出晶内较均匀，碳化物集中在晶界上，个别晶粗中可见孪晶线。由于螺栓在常温环境下工作不存在高温老化现象，这样的金相组织属于制作过程中工艺不当所致。
图F为裂纹根部的金相照片，则图F可以看出裂纹启裂位于外表面，根部已腐蚀形成缺口，裂纹扩展为沿晶形态。由裂纹中部金相照片图G可以看出裂纹的边缘晶界已出现严重的开裂，形成的裂纹正在向母材沿晶扩展。图H为裂纹的端部特征，可以看出裂纹的端部为树根状的扩展形态。
6.综合分析及结论
通过宏观、金相、电镜可知，裂纹为树根状的扩展，裂纹内部有腐蚀产物，裂纹的根部有变形痕迹，裂纹具有沿晶特征，因此可以断定该裂纹为应力腐蚀裂纹。
由宏观分析可知裂纹存在于光杆部位。这是由于应力腐蚀的前题条件是存在拉应力，观察螺栓发现螺纹是挤压形成的，这样在螺纹的部位形成了压应力环境，因此不会形成应力腐蚀。而在光杆部位可以看到车削痕迹，没有形成压应力层，使用过程中螺栓会受到两端错动形成的复杂应力，同时还会有杆件内部的生产过程中形成的残余应力，两者叠加会出现沿杆环向的应力，光杆部位存在的拉应力具备形成应力腐蚀的应力条件。通过金相观察可以发现，碳化物全部分布在晶界上，这样晶界成为了薄弱点，碳化物和母材间的电位差也会促使裂纹向纵深扩展，出现沿晶开裂。
结论：本次220kV组合电器GIS伸缩节长螺栓出现裂纹及断裂现象是由于螺栓出现应力腐蚀造成的。
7.设备检修建议
对所有正在使用的同类螺栓进行普查，发现开裂立即更换
由于形成应力腐蚀的原因与制造过程有关，因此对于同厂产品应进行跟踪检查，判断是否为家族缺陷，针对检测结果进行处理。
在采购螺栓时要求进行表面挤压处理，或更换为耐腐蚀的奥氏体不锈钢材质螺栓。
论文作者:张凤龙,甄利
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
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