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不锈钢法兰开裂原因分析

来源:法兰|对焊法兰|不锈钢法兰|法兰盘|法兰厂家-重庆巨人管道配件有限公司     发布时间:2018-07-12 09:41:18     浏览次数:

  不锈钢法兰开裂原因分析

  1 理化分析首先,对开裂法兰进行了化学成分分析

  分析结果表明,该法兰及焊接材料的化学成分均符合相关标准要求。对该法兰颈部外表面及密封面分别进行布氏硬度测试,其布氏硬度测试值符合JB4728-2000标准要求。

  在材料化学成分合格、硬度检测合格、管道安装符合技术要求、耐压试验操作规范的前提下,管道法兰在耐压试验过程中开裂,说明产生的缺陷与法兰的内部组织结构或其他未知因素有关。

  2 裂纹性质分析2。1 表面裂纹形貌

悠洋棋牌  将该泄漏不锈钢法兰从管道上切割下来,对其进行宏观检查,发现不锈钢法兰内表面存在裂纹,最长为3mm,宽为0。5mm,裂纹及其附近已经产生锈渍;法兰螺栓孔内表面也发现较多裂纹;法兰密封面及其他位置发现多处非金属夹杂物,个别非金属夹杂物因脱落在法兰密封面表面形成小凹坑,凹坑大为 2。0mm,小为 0。8mm,凹坑的边缘有肉眼可见的微小裂纹。

悠洋棋牌  对同厂家、同批次的其他奥氏体不锈钢法兰进行现场宏观检查,发现多件法兰存在不同程度的缺陷,有的法兰外表面存在肉眼可见的明显裂纹。宏观检查结果进一步表明,法兰泄漏与法兰本身因素有关系。

不锈钢法兰

  2.2 剖面裂纹形貌

  为进一步探求法兰泄漏的真正原因,随机选择一件同厂家、同批次,且密封面上因非金属夹杂物脱落而形成小凹坑的平焊法兰,对其进行解剖,将其分成大小不均的三份,仔细观察其剖面发现,法兰的6个剖面中有4个剖面有肉眼可见的裂纹,裂纹几乎贯穿整个剖面。

  选择其中一个剖面,经粗磨、细磨、腐蚀后观察,裂纹更加明显,几乎贯穿了整个剖面。裂纹具有一定的宽度,大多裂纹空隙处噙含黑色非金属夹杂物,其中有一处夹杂物距离法兰密封面约3。0mm,直径约 2。5mm,夹杂物上部至密封面有明显的补焊痕迹,补焊面积约380mm2,补焊深度达3。0mm。

  在这条新建的工艺管道上,使用的管道组成件并非是利旧品,而是新购进的产品,在法兰剖面上发现了多处噙含非金属夹杂物的裂纹,可以初步判定:裂纹的产生与大量存在的非金属夹杂物有关。而剖面上的补焊痕迹,却是一种令人费解的、非常不正常的现象。

  2.3 金相组织分析

  为进一步探求不锈钢法兰裂纹产生的原因,弄清楚新购买的法兰在组焊到管道上之前是否真的经历了补焊,对法兰剖面裂纹位置进行金相检验。

不锈钢法兰

  取1中所述试件,对法兰剖面上有补焊痕迹的位置进行细磨、抛光,在100倍显微镜下观察,裂纹更加清晰,较长的裂纹内部含有体积较大的条状非金属夹杂物(见图2)及剖面上弥散的点状非金属夹杂物;裂纹尖端秃钝,裂纹两侧未见明显异常现象;该处金相组织含枝晶状奥氏体,是典型的奥氏体不锈钢焊接接头组织。

  3 裂纹成因分析3。1 大量存在的非金属夹杂物,是裂纹产生的根源

  由于制造法兰的锻坯内存在大量的非金属夹杂物,在锻制过程中,体积型夹杂经反复锻制,变成面积型夹杂,使材料内部产生了沿夹杂物尖端的锻制裂纹。体积较大的夹杂物锻制后变成了尺寸较大的裂纹;体积较小的夹杂物锻制后变成了尺寸较小的微裂纹。这些裂纹大多是埋藏裂纹。

  锻坯经过机加工后,埋藏裂纹有的变成了表面裂纹,这就是宏观检查中发现法兰内外表面、螺栓孔内存在较多的微裂纹的原因。对于法兰表面尺寸较大的裂纹,为了能让产品出厂,生产厂家采取了打磨→消除表面裂纹→补焊→再次机加工等手段,使法兰外观上看起来没有明显的缺陷。这就是法兰补焊面积380mm2、补焊深度3mm的原因。

  3.2 锻制裂纹在试验压力作用下进一步扩展,致使法兰最终泄漏

  大量存在的非金属夹杂物,会降低材料的塑性和韧性,裂纹内部的夹渣使裂纹的尖端产生应力集中,法兰无法承受外加载荷,致使在耐压试验过程中,试验压力刚刚达到0.6MPa,法兰便开裂泄漏。

  3.3 焊缝裂纹分析

  现场对法兰、尾水锥管进行了光谱检验,化学成分符合304不锈钢的成分要求。

不锈钢法兰

  不锈钢法兰与尾水管焊接处存在焊缝裂纹主要是由于焊接过程中根部存在未焊透。焊接过程中如果采用焊条电弧焊,层道之间未清渣,造成焊缝中存在大量的夹渣。检修过程中发现的焊缝缺陷正是引起焊缝裂纹的原因,尤其是根部未焊透,此类缺陷为危害性缺陷,在运行过程中会从未焊透部位产生裂纹,从而引起开裂。

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