Page 62 - 理化检验-物理分册2022年第八期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202208013

S30408 不锈钢法兰开裂原因

汤鹏杰 ,芮乐顺 ,梁 斌 2

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( 1. 南京金创有色金属科技发展有限公司,南京 211178 ; 2. 南京市锅炉压力容器检验研究院,南京 210019 )

摘 要: 某装置 S30408 不锈钢法兰服役时发生开裂泄漏, 采用宏观观察、 化学成分分析、 硬度测
试、 金相检验和扫描电镜分析等方法分析其开裂原因。结果表明: 法兰材料的碳元素含量超标, 大
量碳化物沿晶界析出, 显微组织呈敏化态; S30408不锈钢法兰与管道对焊时, 其颈部受热, 导致敏化
加剧, 晶界脆化; 法兰颈部形状突变, 颈部成为应力集中区, 在焊接残余应力和工作压力的作用下, 颈
部逐渐萌生沿晶微裂纹, 随着时间的推移, 微裂纹扩展并汇聚形成宏观裂纹, 导致法兰贯穿开裂。
关键词: S30408 不锈钢;法兰;敏化;沿晶开裂

中图分类号: TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 08-0046-04

Reasonsforcrackin g ofS30408stainlesssteelflan g e

TANGPen gj ie , RUILeshun , LIANGBin 2
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( 1.Nan j in gJinchuan gNon-FerrousMetalTechnolo gyDevelo p mentCo. , Ltd. , Nan j in g211178 , China ;

2.Nan j in gBoilerandPressureVesselIns p ectionInstitute , Nan j in g210019 , China )

Abstract : Thecrackin gandleaka g eofS30408stainlesssteelflan g einadeviceoccurreddurin gservice.The

crackin g causes were anal y zed b y macrosco p ic observation , chemical com p osition anal y sis , hardness test ,

metallo g ra p hicexaminationandscannin gelectronmicrosco pyanal y sis.Theresultsshowthatthecarboncontentof

flan g ematerialexceededthestandard , alar g enumberofcarbidesp reci p itatedalon gtheg rainboundar y , andthe

microstructurewassensitized.WhenS30408stainlesssteelflan g ewasbuttwelded withthep i p e , itsneck was

heated , resultin ginincreasedsensitizationand g rain boundar yembrittlement.Thesha p eofflan g eneck was

abru p tl y chan g ed , andtheneckbecamethestressconcentrationarea.Undertheactionofweldin gresidualstress

andworkin g p ressure , theneck g raduall yinitiatedinter g ranular microcracks. Withthep assa g eoftime , the

microcracksex p andedandconver g edtoform macrosco p iccracks , resultin g inflan g ep enetrationcrackin g .

Ke y words : S30408stainlesssteel ; flan g e ; sensitization ; inter g ranularcrackin g
S30408 不锈钢是一种铬 - 镍不锈 钢, 具 有良好 属于带颈对焊法兰, 规格为 WN65 ( B ) -100M , 执行

的耐蚀性、 耐热性、 低温强度、 力学性能、 加工性能和 标准 为 HG / T20592 — 2009 《 钢 制 管 法 兰 ( PN 系
可焊性等优点, 广泛应用于石油化工、 能源、 医疗、 食 列)》。为查明该法兰开裂原因, 笔者采用宏观观察、
品、 轻工等领域, 可用于制造工业输送管道、 生产设 化学成分分析、 硬度测试、 金相检验和扫描电镜分析
备以及机械结构部件等 [ 1-2 ] 。某公司环氧乙烷装置 等方法对其进行了分析。

管线法兰服役不足 3a 就发生开裂泄漏, 该管线工
1 理化检验

作压力为 3.8 MPa , 工作温度为 -10~10 ℃ , 工作

介质为环氧乙烷, 法兰材料为 S30408 不锈钢锻件, 1.1 宏观观察
开裂法兰宏观形貌如图 1 所示, 裂纹位于法兰
颈部, 靠近对接焊缝, 呈阶梯状环向开裂, 局部已贯
收稿日期: 2021-12-06
项目基金: 江苏省应急管理科技项目( YJGL-YF-2020-11 ); 南京 穿, 开裂部位宏观形貌如图 2 所示。将贯穿裂纹沿
市市场监督管理局重点科技项目( K j 2021041 )
法兰轴向剖开, 观察裂纹面, 发现断口平齐, 呈亮灰
作者简介: 汤鹏杰( 1989- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事承压设
色结晶状, 无明显宏观塑性变形, 表面覆有红棕色腐
备检验检测和失效分析工作, 491690793@163.com
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