液压油缸外筒爆裂分析

　　某煤矿立柱用液压油缸外筒为焊接组合件，外形长度为1 588 mm，外圆直径为X296 mm，外筒材料为27SiMn钢，执行标准为GB/T 17396一1998,外筒最终热处理状态为调质处理。调质处理后外筒又经历了两次焊接工序，缸体上的小方块(图1)为第二次焊接，焊后均未进行热处理。该批液压油缸正常工作时内部通乳化液，工作压力为32 MPa，设计压力为32.6 MPa，油缸出厂时经过了50 MPa的耐压试验均无开裂泄漏现象。同批456个油缸于2010年1月投人矿井使用，2010年5月发生了一起油缸外筒爆裂事故，2010年9月同批油缸发生了第二次爆裂事故，裂纹位置和第一次基本相同，但该次的裂纹要长一些，并且延伸到了缸筒的筒口。为查清该油缸爆裂的事故原因，避免事故再次发生，笔者对第二次爆裂事故中开裂的油缸进行了理化检验和分析。

　　1理化检验

　　1.1宏观检验

　　第二次爆裂事故中开裂的油缸外筒的宏观形貌见图1，可见筒体上存在一条穿透性裂纹，裂纹偏向缸头一边，沿轴向扩展，且延伸到了筒口部位，裂纹长度为92 mm，裂纹区域的外筒无明显鼓胀和塑性变形。靠近筒口区域的裂纹相对较宽，裂纹向缸底延伸时变窄。对筒口区域的裂纹宽度进行测量，筒口处位置1的裂纹宽度为5 mm，位置2的裂纹宽度为7 mm，靠近焊有“小方块”部件的位置3的裂纹最宽，为8 mm，该处距离外缸筒口约200 mm。可以判断裂纹是从图1中的位置3首先开裂，然后沿缸筒轴线向两边扩展。整条裂纹的断口形貌见图2，可见焊接小方块处的断裂面上存在明显的放射纹。放射纹收敛于外筒表面焊缝与母材的交界处，该区域为开裂源区。开裂源区的左边和右边均存在明显的人字纹，两处的人字纹均收敛于小方块位置，人字纹开口指向裂纹快速扩展方向。开裂源处存在老裂纹，见图3，老裂纹的深度最深为2. 3 mm，焊缝附近的原始表面也存在裂纹。

　　1. 2低倍检验

　　观察油缸外筒上无裂纹、无焊缝区域的外筒横向低倍形貌，未见白点、夹杂、皮下气泡、翻皮和分层，符合GB/T 17396一1998中4. 5节的规定。开裂源区的焊缝均存在焊接裂纹，见图4，靠近焊缝的焊接热影响区存在内裂纹，焊缝和母材熔合线处也均存在径向裂纹。

　　1. 3化学成分和氢含t分析

　　开裂油缸外筒的化学成分分析结果见表1，可见所检元素均符合(iB/T 17396一1998对27SiMn钢的成分要求。从开裂源区靠近焊缝处的外筒上取样，采用LECD TCH600氮、氢、氧联合测定仪测定总氢含量，测定结果为0. 000 2 % 。