Page 82 - 理化检验-物理分册2019年第五期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０５０１７

３０４ 不锈钢弯头开裂失效分析

张瑞锋,刘 霞

( 内蒙古北方重工业集团有限公司, 包头 ０１４０３０ )
摘 要: 某公司 ３０４ 不锈钢弯头在使用 ５a ( 年) 后出现周向裂纹而失效, 通过宏观观察、 金相检
验、 扫描电镜分析、 化学成分分析、 力学性能试验和晶间腐蚀试验等方法, 对弯头失效原因进行了分
析.结果表明: 该 ３０４ 不锈钢弯头裂纹为应力腐蚀形成的沿晶裂纹.弯头暴露在空气中并附着有
长期因雨水、 盐分产生的弱腐蚀介质, 再加上管道输送的氧气对管壁外表面产生的拉应力以及弯头
材料本身抗晶间腐蚀性差, 最终弯头发生开裂失效.
关键词: ３０４ 不锈钢;弯头;开裂;应力腐蚀;沿晶裂纹

中图分类号: TG１７２．９ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０５Ｇ０３５１Ｇ０５
FailureAnal y sisonCrackin g of３０４StainlessSteelElbow

ZHANGRuifen g LIUXia
,
( InnerMon g oliaNorthernHeav y Industr yGrou pCo． , Ltd． , Baotou０１４０３０ , China )

Abstract : The３０４stainlesssteelelbowofacom p an y failedduetocircumferentialcracksafter５y earsofservice．
Thefailurecausesoftheelbowcrackswereanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , metallo g ra p hicexamination ,
scannin gelectron microsco p icanal y sis , chemicalcom p osition anal y sis , mechanicalp ro p ertiestestandinter g ranular
corrosiontest．Theresultsshowthatthecracksof３０４stainlesssteelelbow wereinter g ranularcracksformedb ystress
corrosion．Theelbowwasex p osedtoairandadheredtotheweakcorrosionmediump roducedb y rainwaterandsaltfora
lon g time．Inaddition , thetensilestressontheoutersurfaceofp i p ewallcausedb yox yg enconve y edb yp i p eandp oor
inter g ranularcorrosionresistanceoftheelbow materialitself．Finall y , theelbowcrackedandfailed．
Ke y words : ３０４stainlesssteel ; elbow ; crackin g ; stresscorrosion ; inter g ranularcrack

应力腐蚀开裂系金属在应力和腐蚀介质共同作 成裂纹, 裂纹随时间逐渐扩展直至断裂.这种裂纹
用下而发生的一种破坏形式.在静拉应力作用下的 不仅可以沿着金属晶粒边界发展, 而且还能穿过晶
腐蚀破坏, 一般称为应力腐蚀; 而在交变应力作用下 粒 [ １Ｇ２ ] .
的腐蚀破坏则称为腐蚀疲劳.即使是塑性材料, 应 某公司使用的 ３０４ 不锈钢弯头在使用 ５a ( 年)
力腐蚀开裂也是脆性形式的开裂.应力腐蚀是一种 后弯头 内 弯 侧 表 面 出 现 裂 纹. 管 道 设 计 压 力 为
局部腐蚀, 形成的裂纹常被腐蚀介质覆盖, 不易被发 ９．４８MPa , 工 作 温 度 为 ６０ ℃ , 实 际 操 作 压 力 为
现, 具有突发性.零件在应力和腐蚀介质作用下, 表 ８．５MPa , 输送介质为氧气, 使用环境为室外.为找
面氧化膜被腐蚀而受到破坏, 破坏的表面和未破坏 出该 ３０４ 不锈钢弯头内侧裂纹产生的原因, 笔者对
的表面分别形成阳极和阴极, 阳极处的金属成为离 其进行了一系列检验与分析, 并提出了相应的改进
子而被溶解, 产生电流流向阴极.由于阳极的面积 措施.
比阴极的小得多, 阳极的电流密度很大, 会进一步腐
１ 理化检验
蚀已破坏的表面, 加上拉应力的作用, 破坏处逐渐形
１．１ 宏观观察
弯头的宏观形貌见图 １ , 可见弯头裂纹起始于
收稿日期: ２０１８Ｇ０７Ｇ２３
作者简介: 张瑞锋( １９８０－ ), 男, 高级工程师, 主要从事钢铁材料 靠近焊缝 １５mm 处, 沿周向分布, 裂纹呈弯曲走向,
裂纹的宏观形貌见图 ２ .在裂纹处取样, 沿壁厚方
及制品质量检验及失效分析工作, rifire _ １９８０＠１６３．com
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