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不銹鋼法蘭開裂原因

法蘭

1理化分析首先對開裂法蘭的化學成分進行了分析
分析結果表明,法蘭和焊接材料的化學成分符合相關標準的要求。分別對法蘭頸外表面和密封面進行布氏硬度測試,布氏硬度測試值符合JB4728-2000標準要求。
在材料化學成分合格的前提下,硬度試驗合格,管道安裝符合技術要求,以及壓力測試操作規范,管道法蘭裂縫在壓力測試過程中,這意味著所生成的缺陷相關的內部結構法蘭或其他未知因素。
2裂紋性質分析
2.1 表面裂紋形貌將泄漏法蘭從管道上切斷,并進行了全面的宏觀檢查。發現法蘭內表面有裂紋,最長長度為3mm,寬度為0.5 mm。裂紋及其附近已經產生了鐵銹。法蘭螺栓孔內表面也出現較多裂紋。在法蘭密封面等部位發現大量非金屬夾雜物。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。
對同一廠家和同一批次的其他奧氏體不銹鋼法蘭進行現場宏觀檢查,發現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。宏觀檢測結果進一步表明,法蘭泄漏與法蘭本身有關。
2.2 剖面裂紋形貌為了進一步探究法蘭泄漏的真正原因,我們隨機選取了同一廠家、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,進行了解剖,并將其分為大小不均勻的三部分。仔細觀察其斷面發現,法蘭的6個斷面中有4個出現明顯的裂縫,裂縫幾乎貫穿整個斷面。
選取某一斷面,經粗磨、精磨、腐蝕觀察,裂紋更為明顯,幾乎貫穿整個斷面。裂縫有一定的寬度。大多數裂紋的間隙中含有黑色非金屬夾雜物。其中一個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焊痕跡。補焊面積約380mm2,補焊深度3.0 mm。
在這個新建的工藝管道中,使用的管道組件不是老產品,而是新采購的產品。在法蘭截面上發現了若干含非金屬夾雜物的裂紋??梢猿醪酱_定裂紋的產生與大量非金屬夾雜物有關。然而,截面上的修焊痕跡是一個令人費解的異?,F象。
2.3 金相組織分析為了進一步探究裂紋產生的原因,查明新購法蘭在組裝焊接到管道之前是否進行過修焊,并對法蘭截面的裂紋位置進行金相檢驗。
對法蘭截面上有補焊痕跡的部位進行精磨、拋光,100倍顯微鏡觀察裂紋更清晰,裂紋較長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狀非金屬夾雜物;裂紋尖端光禿鈍,裂紋兩側未見明顯異?,F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裂紋性質判定根據上述法蘭裂紋形態、斷裂特征、裂紋微觀形態和金相組織的分析結果,表明該裂紋發生在法蘭生產過程中,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,在出廠前對法蘭進行了補焊。
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,在鍛造過程中體積夾雜物被反復鍛造成區域夾雜物,導致材料中夾雜物尖端產生鍛造裂紋。較大的夾雜物在鍛造后會產生較大的裂紋。體積較小的夾雜物經鍛造后會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,這是宏觀檢測中法蘭、螺栓孔內外表面出現大量微裂紋的原因。對于法蘭表面尺寸較大的裂紋,為了使產品出廠,廠家采取了拋光、消除表面裂紋、補焊、返工等措施,使法蘭外觀不出現明顯的缺陷。這也是Farland的修焊面積為380mm2,修焊深度為3mm的原因。
4.2 鍛制裂紋在試驗壓力作用下進一步擴展,致使法蘭最終泄漏大量的非金屬夾雜物會降低材料的塑性和韌性。裂紋內夾渣會導致裂紋尖端應力集中,法蘭無法承受外部荷載。因此,在壓力試驗過程中,當試驗壓力達到0.6MPa時,法蘭會出現裂紋和泄漏。
5采取的措施
1、更換所有有問題的法蘭。
2、繼續尋找本設備所用的其他同廠家同批次的管件,并采取相應的檢驗方法確認是否合格。
3、除重新檢查新更換法蘭的化學成分和力學性能外,還應進行宏觀檢查,對其幾何尺寸和表面光潔度進行評估,并檢查有無幾何尺寸異常不連續性。
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