Page 60 - 理化检验-物理分册2023年第八期

张乃昕, 等: 大口径法兰开裂原因

1.3 硬度测试

按照标准 GB / T4340.1 — 2009 《 金属材料 维氏
硬度试验 第1部分: 试验方法》 对开裂处法兰基体

及焊缝热影响区进行维氏硬度测试。法兰基体的维
氏硬度平均值为 194HV , 而焊缝热影响区的维氏

硬度平均值为 225HV , 远高于法兰基体的维氏硬
度, 说明焊接热影响区具有较大的焊接残余应力。
1.4 金相检验

按照 GB / T13298 — 2015 《 金属显微组织检验方

法》 对法兰开裂处进行显微组织检验。法兰开裂处的
显微组织形貌如图2所示。由图2可知: 法兰焊缝区
为均匀的树枝状铸态组织, 未见裂纹、 气孔等焊接缺
陷; 热影响区组织为奥氏体, 晶粒粗大, 存在晶内夹
图1 开裂法兰宏观形貌 杂, 多处晶界变宽, 存在碳化物颗粒; 法兰基体组织为

未见气孔、 夹杂、 咬边和焊瘤等表面焊接缺陷。 奥氏体, 部分晶界处有碳化物颗粒, 存在大量条状夹
1.2 化学成分分析 杂, 按照 GB / T10561 — 2005 《 钢中非金属夹杂物含

按照标准 GB / T11170 — 2008 《 不锈钢 多元素含 量的测定 标准评级图显微检验法》 评定为2.5级。未
量的测定 火花放电原子发射光谱法( 常规法)》 对法 裂透部位裂纹沿晶扩展, 存在二次裂纹, 晶粒内和晶

兰和焊缝进行化学成分分析, 结果如表1所示, 可见 界处分布着弥散碳化物颗粒, 存在敏化现象。

其化学成分符合 ASTM A182 / A182M — 2006 《 高温 1.5 扫描电镜( SEM ) 分析
用锻制或轧制合金钢和不锈钢法兰、 锻制配件、 阀门 对法兰断面进行SEM 分析, 结果如图3所示。法
与部件》 对 F304H 钢的要求。 兰断面被腐蚀产物覆盖, 未见裸露断口; 清除腐蚀产物
表1 法兰及焊缝的化学成分分析结果 % 后, 断口呈冰糖状花样, 为典型沿晶断口形貌, 并可见
质量分数 多处沿晶二次裂纹, 晶界处存在大量细小析出物。
项目
C Si Mn P S Cr Ni 使用扫描电镜对基体金相试样( 观察面垂直于
焊缝实测值 0.055 0.78 0.84 0.035 0.008 19.18 9.20
法兰实测值 0.065 0.52 1.31 0.039 0.016 18.27 8.27 法兰端面) 进行观察, 结果如图4所示, 由图4可知:
0.04~ ≤ ≤ ≤ ≤ 18.0~ 8.0~ 抛光态下基体上可见条状非金属夹杂物, 晶界上存
标准值
0.10 1.0 2.0 0.045 0.030 20.0 11.0 在大量碳化物颗粒。

图2 法兰开裂处的显微组织形貌
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