Page 59 - 理化检验-物理分册2023年第八期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202308011

大口径法兰开裂原因

张乃昕 , 盖红德 , 孙 岭 , 宋 雪 , 丛 晓 , 胡娜娜 , 安文祯 , 滕金冰 2

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( 1. 山东省特种设备检验研究院集团有限公司, 济南 250101 ; 2. 临沂市特种设备检验研究院, 临沂 276002 )
摘 要: 采用宏观观察、 化学成分分析、 硬度测试、 金相检验、 扫描电镜及能谱分析等方法分析某
大口径法兰开裂原因。结果表明: 法兰热影响区基体组织敏化, 截面变化处与热影响区重合导致应
力叠加; 法兰基体组织的晶粒粗大, 且含有大量条状夹杂; 法兰长期在敏化温度范围内运行, 最终导
致其发生应力腐蚀开裂。最后针对具体开裂原因, 提出了相应的改进措施。
关键词: 法兰; 奥氏体不锈钢; 应力腐蚀开裂

中图分类号: TB31 ; TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 08-0043-04

Crackin g reasonoflar g ediameterflan g e

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,
ZHANGNaixin , GAIHon g de , SUNLin g SONGXue , CONGXiao , HUNana , AN Wenzhen , TENGJinbin g 2

( 1.Shandon gS p ecialE q ui p mentIns p ectionInstituteGrou pCo. , Ltd. , Jinan250101 , China ;

2.Lin y iS p ecialE q ui p mentIns p ectionInstitute , Lin y i276002 , China )

Abstract : Thecrackin g reasonofalar g ediameterflan g ewasanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation ,

chemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstest , metallo g ra p hicexamination , scannin g electronmicrosco py andener gy

s p ectrumanal y sis.Theresultsshowthatthematrixstructureoftheflan g eheataffectedzonewassensitized , and

theoverla pbetweenthecrosssectionchan g edandtheheataffectedzoneledtothesu p er p ositionstress.The g rains

oftheflan g ematrixstructurewerecoarseandcontainedalar g enumberofstri p inclusions.Theflan g eranwithin

thesensitizedtem p eratureran g eforalon g time , whicheventuall y ledtostresscorrosioncrackin goftheflan g e.

Finall y , accordin g tothes p ecificcrackin g reasons , thecorres p ondin g im p rovementmeasureswere p utforward.

Ke y words : flan g e ; austeniticstainlesssteel ; stresscorrosioncrackin g
某公司脱氢反应器接管法兰在运行中发生泄 1 理化检验
漏, 法兰泄漏处位于变径段与直边段交界处。该法
兰是固溶后退火状态不锈钢锻件的机械加工定型产 1.1 宏观观察
品。法兰 安 装 于 脱 氢 反 应 器 入 口, 工 作 压 力 为 法兰外壁未见腐蚀痕迹, 内壁覆盖有薄层黑色
0.13MPa , 工作温度为608℃ , 工作介质为氢气( 含 物质, 法兰断面平整, 未见贝壳纹、 纤维区和剪切唇

量约为50% )、 异丁烷、 丙烷及少量硫化氢气体混合 区, 呈脆性断裂特征, 断面覆盖有黑色腐蚀产物。法
物, 管线外包裹岩棉保温层。 兰变径段与直边段交界处存在1处环向裂纹, 裂纹
法兰与连接管由焊接方式连接, 焊接方法为钨 处未见明显塑性变形和减薄, 呈脆性断裂特征。裂
极氩弧焊打底, 焊条电弧焊填充盖面。连接管规格 纹位于法兰与入口接管焊接接头的热影响区, 距焊

为660mm×18mm ( 外径×壁厚), 材料为 F304H 趾约8.0mm , 平行于焊缝, 呈环向分布。外表面裂

钢, 法兰于2017年投入使用。 纹开口较大, 最大开口间隙为2.0mm , 内壁裂纹长
约三分之一周长, 开口较小, 裂纹由法兰外表面向内
表面扩展。开裂法兰宏观形貌如图1所示。
收稿日期: 2023-01-11
作者简介: 张乃昕( 1991- ), 女, 硕士, 工程师, 主要从事特种设 法兰与入口接管的焊接接头存在错边, 内表面最

备检验检测、 理化检验、 失效分析等方面的研究工作 大错边量为1.4mm 。焊缝盖面层采用的是焊条电弧

焊单道焊, 焊道宽度过宽, 约为18~20mm , 焊接区域
通信作者: 盖红德, g ired@163.com
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