管道焊接接口破裂泄漏原因分析

趙 建

（上海立得催化劑有限公司，上海201500）

管道焊接接口破裂泄漏原因分析

趙 建

（上海立得催化劑有限公司，上海201500）

采用宏觀檢查，金相分析，掃描電鏡等方法對(duì)某企業(yè)某設(shè)備碳鋼管道焊接接口斷裂進(jìn)行了分析，指出應(yīng)力斷裂和焊接相變是該設(shè)備發(fā)生斷裂泄漏的原因。

應(yīng)力；斷裂；泄漏

某單位兩臺(tái)振動(dòng)分離設(shè)備在投入運(yùn)行三天后出現(xiàn)了出料口斷裂的情況，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)的物料漏出。為分析其原因，將裂口部分進(jìn)行取樣分析。管道規(guī)格：φ32 × 3.5，管道材質(zhì)：CS，管道工藝條件：設(shè)計(jì)壓力0.7 MPa，使用壓力0.2 MPa，設(shè)計(jì)溫度：常溫，使用溫度：常溫。

1 設(shè)備檢驗(yàn)分析

通過(guò)對(duì)斷裂口的宏觀檢查，在斷裂口沒(méi)有明顯的點(diǎn)蝕現(xiàn)象，斷口較為平整。

1.1 金相分析

用線切割切取一塊含斷口材料，對(duì)斷口材料試樣鑲嵌后，磨制成金相試樣，如圖1所示，金相面為斷口附近截面。用2%硝酸酒精腐蝕后，對(duì)斷口附近不同位置材料組織進(jìn)行了顯微鏡觀察。如圖2所示。

圖1 斷口宏觀形貌

圖2 焊接接頭金相試樣

（1）第一天試樣金相觀察結(jié)果

圖3分別為200倍和500倍下觀察到的第一天試樣金相組織照片。圖中黑色基體組織為珠光體，珠光體晶粒粗大，分布不均勻，尺寸在30～150 μm.在珠光體晶粒邊界分布有白色網(wǎng)狀和塊狀鐵素體組織。此外，也有少量羽毛狀的上貝氏體組織及數(shù)量較多的加雜物（黑色顆粒狀物質(zhì)）。從混合組織推測(cè)焊接接頭材料為含碳量較高的亞共析鋼在較快速冷卻下的組織。粗大的珠光體組織、上貝氏體組織及加雜物會(huì)導(dǎo)致材料韌性降低，脆性比較大，容易發(fā)生斷裂。

圖3 第一天試樣金相組織照片

（2）第二天試樣金相觀察結(jié)果

圖 4分別為 200倍和 500倍下觀察到的第二天試樣的金相組織照片。圖中黑色基體組織為珠光體，晶粒分布不均勻程度大，但晶粒尺寸比第一天試樣小，大多在 10～50 μm.在珠光體晶粒邊界分布有白色網(wǎng)狀和塊狀鐵素體組織，鐵素體含量比第一天試樣多，尺寸也小。此外，也有少量上貝氏體組織和夾雜物顆粒。從該接頭金相組織判斷，其晶粒尺寸較小，鐵素體含量多，韌性應(yīng)比第一天試樣好。

圖4 第二天試樣金相組織照片

1.2 電鏡分析

圖5為樣品電鏡照片，表1為樣品元素分析。

圖5 電鏡照片

表1 樣品元素分析（單位：%）

2 情況調(diào)查

（1）管道在焊接完成后第三次使用時(shí)發(fā)生斷裂，檢查發(fā)現(xiàn)管道與法蘭是單面焊接，且管道承受一定的外力作用。

（2）管道外套牙，一定程度上減小了管道的壁厚，使管道強(qiáng)度有所降低。

（3）焊接過(guò)程使材料的金相發(fā)生變化，使焊接區(qū)材料變脆，易發(fā)生斷裂。

3 分析討論

在金屬化學(xué)成分基本一定的條件下，焊縫性能由組織決定。焊縫的組織則與結(jié)晶過(guò)程和固態(tài)相變有關(guān)，焊接熱影響區(qū)是一個(gè)相對(duì)狹窄的區(qū)域，而在這狹窄的區(qū)域內(nèi)，存在著組織層狀變化，決定了焊接力學(xué)性能的梯度變化。

焊接熱影響區(qū)各位置所經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)，會(huì)在整個(gè)熱影響區(qū)引起不均勻的組織變化，對(duì)焊接接頭的組織和性能發(fā)生強(qiáng)烈的影響，往往帶給焊接接頭以不良的效果，對(duì)于不同的金屬，會(huì)在熱影響區(qū)的不同部位引起不同的組織。焊接熱影響區(qū)取決于材料本身的特性和工藝條件兩個(gè)方面。

4 結(jié)束語(yǔ)

該類設(shè)備共計(jì)發(fā)生了三次斷裂，在減少接管連接閥門(mén)的重量及接管與法蘭焊接采用雙面氬弧焊之后，該問(wèn)題得到了很好的解決。外在的載荷應(yīng)力和焊接的相變是引起該設(shè)備斷裂泄漏的原因。

[1]（芬蘭）波特（DavidA.Porter），（英國(guó)）伊斯特林（KennethE.Easterling），（荷蘭）謝里夫（MohamedY.Sherif）著.金屬和合金中的相變[M].陳 冷，余永寧，譯.北京：高等教育出版社，2011.

Analysis of Fracture Leakage of Pipe Welding Interface

ZHAO Jian
（Shanghai Leader Catalyst Co.，Ltd.，Shanghai 201500，China）

The fracture of the welded interface of a carbon steel pipe in a enterprise is analyzed by macroscopic inspection，metallographic analysis and scanning electron microscopy.It is pointed out that the stress fracture and the welding phase change are the causes of the leakage of the equipment.

stress；fracture；leakage

TG404

B

1672-545X（2017）09-0179-02

2017-06-24

趙 建（1982-），男，江蘇南通人，助理工程師，本科，研究方向：設(shè)備管理。