Page 80 - 理化检验-物理分册2021年第十二期

顾宝兰, 等: 石化装置异径三通管件泄漏原因

陷, 如图2所示。将三通管件切割剖开后, 对内壁裂 如图4a ) 所示, 靠近裂纹端部截取的金相试样裂纹
纹形貌进行观察, 发现内壁锈蚀较严重, 但裂纹处没 未穿透壁厚, 由外壁开始, 向内壁延伸, 主裂纹周围
发现局部腐蚀或其他明显宏观缺陷, 如图3所示。 没有二次裂纹, 如图4b ) 所示。

图2 外壁裂纹宏观形貌

Fi g 2 Macromor p holo gy ofthecrackouterwall

图4 未浸蚀态金相试样中的裂纹形貌

Fi g 4 Crackmor p holo gy innon-etchedmetallo g ra p hicsam p les

a middleofcrack b ti p ofcrack
在金相 显 微 镜 下 对 金 相 试 样 进 行 观 察, 如
图5~图6所示。可见裂纹的耦合性较差, 除主裂
纹外, 部分位置存在其他线性缺陷, 缝隙内有氧化
图3 内壁裂纹宏观形貌
物, 如图5a ) 所示; 且裂纹两侧的组织存在一定组织

Fi g 3 Macromor p holo gy ofthecrackinterwall
偏析, 该处组织晶粒细小, 晶粒内分布有弥散碳化
1.2 化学成分分析
物, 且组织有脱碳现象, 如图5b ) 所示; 远离裂纹位
在失效三通管件的直管段上切取试样, 按照
置组织为铁素体+珠光体, 球状碳化物, 如图5c ) 所
GB / T4336 — 2016 《 碳素钢和中低合金钢 多元素含 示。由裂纹端部位置取截面样品的显微组织形貌可

量的测定 火花放电原子发射光谱法( 常规法)》, 采
以看出, 整个裂纹张口较宽, 尖端圆钝, 缝隙内存在

用 SPECTRO MAXx型直读光谱仪对其进行化学
氧化物, 如图6a ) 所示; 距裂纹尖端约1mm 范围内
成分分析, 结果见表 1 。可见失效三通管件材料化
分布着具有一定宽度的细小析出物条带, 也就是说

学成分满足 ASMESA335 — 2010 S p eci f ication f or
该处存在组织偏析。失效三通管件的小管段未开裂

Seamless Ferritic Allo y -Steel Pi p e f or Hi g h-
侧过渡径位置和直管段位置的显微组织形貌如图7

Tem p eratureService 对 P11钢的成分要求。 所示, 小管过渡径位置处显微组织为铁素体+珠光
表1 开裂异径三通管件的化学成分( 质量分数)
体, 如图7a ) 所示; 而直管段位置处显微组织为铁素

Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthecrackedreducin g
体+贝氏体, 还有部分奥氏体化后形成的细晶粒珠
tee p i p efittin g massfraction %
光体, 如图 7b ) 中箭头处所示。该失效三通管件不
元素 C Si Mn P S Cr Mo
同位置的显微组织不同, 说明三通管件在冷成型后
测试值 0.087 0.624 0.395 0.0088 0.0041 1.17 0.510
进行的正火+回火处理过程中, 正火温度没有达到
0.05~ 0.50~ 0.30~ ≤ ≤ 1.00~ 0.44~
标准值 规定要求。
0.15 1.0 0.60 0.025 0.025 1.50 0.65
1.4 裂纹断口及能谱分析
1.3 金相检验 在裂纹另一端部切取试样, 采用机械方式将裂
在失效三通管件的裂纹中部及裂纹端部分别切 纹打开, 观察裂纹断口形貌特征, 如图8所示。可以
取截面金相试样, 观察裂纹走向及扩展情况。切取 看到试验室打开断口呈亮灰白色的金属色, 原始裂
的样块经过研磨、 抛光和浸蚀后制成金相试样, 可以 纹打开的断口为褐色, 表面严重氧化, 断口边缘形貌
看到中间部位截取金相试样的裂纹已经贯穿壁厚, 呈圆弧形不规则形状, 且不规则的部分连接内壁和
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