Page 67 - 理化检验-物理分册2022年第八期

寇 国, 等: 分离器液位计安装短管开裂原因

1.3 金相检验
在安装该短管前, 一般需要先对其进行热处理,
如退火、 正火等。经了解, 该短管材料为 20 钢, 其
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交货状态为退火态, 为检验其热处理状态是否满足
交货和使用要求, 在短管开裂部位取样, 以管纵截面
为检验面, 采用光学显微镜观察其微观形貌, 如图 3
所示, 由图 3a ) 可知, 夹杂物级别为 A0.5 , 由图 3b )
可知, 该短管的组织为铁素体 + 珠光体, 整个截面上
图 1 分离器装置结构示意
组织均匀, 管内壁、 外壁亦无明显脱碳、 腐蚀等痕迹,

47013.5 — 2015 《 承压设备无损检测 第 5 部分: 渗透 组织正常。采用光学显微镜对裂纹微观形貌进行分

检测》 的要求, 对短管纵截面进行渗透检测。
析, 结果如图 4 所示, 可见螺纹根部裂纹较宽, 裂纹
从开裂短管的外壁进行观察, 外壁呈灰色、 防护 宽度沿短管壁厚方向由内向外逐渐减小, 再次证明
漆完好, 发亮部位为裂纹区现场打磨后的痕迹; 裂纹
裂纹启裂于管内壁螺纹根部, 并向管外壁扩展, 裂纹
位于短管母材区域, 为环向开裂, 裂纹较直、 无分叉,
较直、 无分叉, 以穿晶扩展为主, 裂纹尖端较钝, 符合

长约 40mm , 截取失效管段, 沿管纵向剖开, 管内壁 疲劳开裂特征。
充满黑色和褐色垢物, 垢物较为坚硬, 难以清理。对
短管纵截面进行渗透检测, 发现螺纹根部存在多条
沿管壁厚向管外壁扩展的裂纹, 为环向裂纹; 裂纹较
直且无分叉, 接管内壁宏观形貌如图 2 所示。仔细
观察螺纹形貌与裂纹分布, 短管与液位计接管配合
区内螺纹无垢物附着, 其余部位螺纹内充满沉积性
垢物, 裂纹均位于配合区之前第 1~2 个螺纹处, 起
裂区位于螺纹根部, 裂纹平行分布。清洗管内壁附
着垢物后, 发现管内壁存在较多腐蚀坑, 螺纹面和根
部均存在腐蚀痕迹, 以均匀腐蚀形态为主, 而配合区
内螺纹未受到介质的腐蚀作用, 螺纹形态完好。

图 3 短管的微观形貌
1.4 扫描电镜分析
图 2 管内壁宏观形貌
为进一步分析短管开裂原因, 采用扫描电镜观
1.2 化学成分分析 察螺纹根部裂纹面, 发现断面平缓、 光滑, 且附着有
开裂短管的化学成分分析结果如表 1 所示, 其 灰褐色垢物, 断面存在由内向外扩展的条纹, 扩展条
化学成分符合 GB / T699 — 2015 《 优质碳素结构钢》 纹收敛方向指向裂纹源, 即管内壁, 这与宏观观察的

中对 20 钢的要求。 结果一致。进一步放大观察裂纹面的微观形貌( 见
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表 1 开裂短管的化学成分分析结果 % 图 5 ), 可见管内壁螺纹表面附着有大量垢物, 垢物
质量分数 呈颗粒状, 与金属基体结合紧密, 难以清洗; 对局部
项目
C Si Mn P S 垢物脱落部位的裂纹面进行观察, 裂纹面存在光滑
实测值 0.20 0.23 0.54 0.012 0.026 磨面, 呈浮云状, 为裂纹扩展过程中两裂纹匹配面在
振动作用下发生碰撞、 对磨而产生, 是疲劳开裂的一
标准值 0.17~0.230.17~0.370.35~0.65 ≤0.035 ≤0.035
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