1理化分析

首先對(duì)開(kāi)裂法蘭的化學(xué)成分進(jìn)行了分析

 

分析結(jié)果表明，法蘭和焊接材料的化學(xué)成分符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。分別對(duì)法蘭頸外表面和密封面進(jìn)行布氏硬度測(cè)試，布氏硬度測(cè)試值符合JB4728-2000標(biāo)準(zhǔn)要求。

 

在材料化學(xué)成分合格的前提下,硬度試驗(yàn)合格,管道安裝符合技術(shù)要求,以及壓力測(cè)試操作規(guī)范,管道法蘭裂縫在壓力測(cè)試過(guò)程中,這意味著所生成的缺陷相關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)法蘭或其他未知因素。

 

2裂紋性質(zhì)分析

 

2.1 表面裂紋形貌

將泄漏法蘭從管道上切斷，并進(jìn)行了全面的宏觀檢查。發(fā)現(xiàn)法蘭內(nèi)表面有裂紋，最長(zhǎng)長(zhǎng)度為3mm，寬度為0.5 mm。裂紋及其附近已經(jīng)產(chǎn)生了鐵銹。法蘭螺栓孔內(nèi)表面也出現(xiàn)較多裂紋。在法蘭密封面等部位發(fā)現(xiàn)大量非金屬夾雜物。部分非金屬夾雜物從法蘭密封面表面脫落，形成小凹坑，最大凹坑尺寸2.0mm，最小凹坑尺寸0.8 mm。凹坑邊緣有明顯的微裂紋。

 

對(duì)同一廠家和同一批次的其他奧氏體不銹鋼法蘭進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)許多法蘭存在不同程度的缺陷，有些法蘭外表面有明顯的裂紋。宏觀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步表明，法蘭泄漏與法蘭本身有關(guān)。

 

 

2.2 剖面裂紋形貌

為了進(jìn)一步探究法蘭泄漏的真正原因，我們隨機(jī)選取了同一廠家、同一批次、密封面因非金屬夾雜物脫落而形成小凹坑的平焊法蘭，進(jìn)行了解剖，并將其分為大小不均勻的三部分。仔細(xì)觀察其斷面發(fā)現(xiàn)，法蘭的6個(gè)斷面中有4個(gè)出現(xiàn)明顯的裂縫，裂縫幾乎貫穿整個(gè)斷面。

 

選取某一斷面，經(jīng)粗磨、精磨、腐蝕觀察，裂紋更為明顯，幾乎貫穿整個(gè)斷面。裂縫有一定的寬度。大多數(shù)裂紋的間隙中含有黑色非金屬夾雜物。其中一個(gè)夾雜物距法蘭密封面約3.0mm，直徑2.5mm。從夾雜物上部到密封面有明顯的補(bǔ)焊痕跡。補(bǔ)焊面積約380mm2，補(bǔ)焊深度3.0 mm。

 

在這個(gè)新建的工藝管道中，使用的管道組件不是老產(chǎn)品，而是新采購(gòu)的產(chǎn)品。在法蘭截面上發(fā)現(xiàn)了若干含非金屬夾雜物的裂紋。可以初步確定裂紋的產(chǎn)生與大量非金屬夾雜物有關(guān)。然而，截面上的修焊痕跡是一個(gè)令人費(fèi)解的異常現(xiàn)象。

 

 

2.3 金相組織分析

為了進(jìn)一步探究裂紋產(chǎn)生的原因，查明新購(gòu)法蘭在組裝焊接到管道之前是否進(jìn)行過(guò)修焊，并對(duì)法蘭截面的裂紋位置進(jìn)行金相檢驗(yàn)。

 

對(duì)法蘭截面上有補(bǔ)焊痕跡的部位進(jìn)行精磨、拋光，100倍顯微鏡觀察裂紋更清晰，裂紋較長(zhǎng)處含有體積較大的條狀非金屬夾雜物和散布在截面上的點(diǎn)狀非金屬夾雜物;裂紋尖端光禿鈍，裂紋兩側(cè)未見(jiàn)明顯異常現(xiàn)象。金相組織中含有枝晶奧氏體，是一種典型的奧氏體不銹鋼焊接接頭組織。

 

 

3裂紋性質(zhì)判定

根據(jù)上述法蘭裂紋形態(tài)、斷裂特征、裂紋微觀形態(tài)和金相組織的分析結(jié)果，表明該裂紋發(fā)生在法蘭生產(chǎn)過(guò)程中，屬于沿夾雜尖端的鍛造裂紋。為了消除法蘭表面的明顯裂紋，在出廠前對(duì)法蘭進(jìn)行了補(bǔ)焊。

 

 

4裂紋成因分析

 

4.1 大量存在的非金屬夾雜物，是裂紋產(chǎn)生的根源

由于法蘭鍛造坯料中含有大量非金屬夾雜物，在鍛造過(guò)程中體積夾雜物被反復(fù)鍛造成區(qū)域夾雜物，導(dǎo)致材料中夾雜物尖端產(chǎn)生鍛造裂紋。較大的夾雜物在鍛造后會(huì)產(chǎn)生較大的裂紋。體積較小的夾雜物經(jīng)鍛造后會(huì)形成尺寸較小的微裂紋。這些裂縫大部分是埋在地下的裂縫。

 

鍛件毛坯加工后，部分埋地裂縫成為表面裂紋，這是宏觀檢測(cè)中法蘭、螺栓孔內(nèi)外表面出現(xiàn)大量微裂紋的原因。對(duì)于法蘭表面尺寸較大的裂紋，為了使產(chǎn)品出廠，廠家采取了拋光、消除表面裂紋、補(bǔ)焊、返工等措施，使法蘭外觀不出現(xiàn)明顯的缺陷。這也是Farland的修焊面積為380mm2，修焊深度為3mm的原因。

 

4.2 鍛制裂紋在試驗(yàn)壓力作用下進(jìn)一步擴(kuò)展，致使法蘭最終泄漏

大量的非金屬夾雜物會(huì)降低材料的塑性和韌性。裂紋內(nèi)夾渣會(huì)導(dǎo)致裂紋尖端應(yīng)力集中，法蘭無(wú)法承受外部荷載。因此，在壓力試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)試驗(yàn)壓力達(dá)到0.6MPa時(shí)，法蘭會(huì)出現(xiàn)裂紋和泄漏。

 

5采取的措施

 

1、更換所有有問(wèn)題的法蘭。

 

2、繼續(xù)尋找本設(shè)備所用的其他同廠家同批次的管件，并采取相應(yīng)的檢驗(yàn)方法確認(rèn)是否合格。

 

3、除重新檢查新更換法蘭的化學(xué)成分和力學(xué)性能外，還應(yīng)進(jìn)行宏觀檢查，對(duì)其幾何尺寸和表面光潔度進(jìn)行評(píng)估，并檢查有無(wú)幾何尺寸異常不連續(xù)性。