Page 78 - 理化检验-物理分册2024年第四期
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贾雅妮, 等: 天然气集气站外输汇管泄漏原因
材料 夏比摆锤冲击试验方法》 的要求, 对泄漏汇管 关系, 通常应力越大, 硬度越高, 可间接反映该汇管
进行拉伸试验和冲击试验, 结果如表2所示。由表 焊缝以及热影响区存在应力集中的现象。
2可知: 汇管母材的力学性能符合相关要求, 焊缝的 表3 汇管的硬度测试结果 HB
抗拉强度超出了相关要求的上限, 母材的冲击吸收 项目 硬度
能量高于焊缝。 母材实测值 159 , 156 , 156
表2 汇管的拉伸和冲击试验结果 焊缝实测值 216 , 213 , 211
抗拉强度 / 屈服强度 / 断面 冲击吸收 热影响区实测值 187 , 184 , 187
项目
MPa MPa 收缩率 / % 能量 / J 标准值 ≤197
母材实测值 522 365 26.5 180.0 , 212.0 , 244.0
1.5 金相检验
焊缝实测值 660 — — 130.0 , 162.0 , 165.0
分别在母材、 热影响区及焊缝的位置截取试样,
标准值 415~585 ≥240 ≥17 —
将试样置于光学显微镜下观察, 结果如图 4 所示。
根据 GB / T231.1 — 2018 《 金属材料 布氏硬度 由图4可知: 母材的显微组织为铁素体+珠光体, 其
试验 第1部分: 试验方法》 对泄漏汇管的硬度进行 中珠光体含量少, 且沿铁素体晶界分布, 组织细小,
测试, 结果如表3所示。由表3可知: 焊缝的硬度超 具有较高的强度和塑性; 热影响区的显微组织为板
出了规定的上限, 同时焊缝和热影响区的硬度高于 条状马氏体、 针状铁素体和贝氏体的混合组织, 晶粒
母材。 较为粗大; 焊缝的组织为块状铁素体、 先共析铁素体
Mn 、 Si元素含量的增大会影响材料的力学性 和珠光体的混合组织, 相对于母材, 焊缝局部组织比
能, 使其抗拉强度和硬度增大, 冲击韧性降低, 跟化 较粗大。焊缝和热影响区的局部组织粗大并存在板
学成分分析结果相对应, 硬度与材料的应力有密切 条状马氏体, 为裂纹的形成和扩展提供了条件。
图4 汇管的显微组织形貌
根据裂纹分布形态, 分别对表面裂纹及埋藏裂 纹, 位于焊缝中间, 断口表面具有金属光泽, 为银
纹的微观形貌进行观察, 结果如图 5 所示。由图 5 亮色。
可知: 裂纹在焊缝位置, 分布范围较宽, 裂纹由多裂 在管道上埋藏裂纹处截取试样, 将试样置于扫
源形成微裂纹串集, 带枝杈和扩展台阶, 呈沿晶和穿 描电镜下观察, 结果如图6所示。由图6可知: 埋藏
晶混合开裂形貌特征, 表面裂纹内充满腐蚀产物, 呈 裂纹断口断面有河流花样, 呈柱状晶结晶形态[ 见图
典型的延迟裂纹形态。 6a )]; 在裂纹尖端及靠近内表面位置, 断口呈多源启
1.6 扫描电镜和能谱分析 裂特征[ 见图 6b )]; 启裂区有圆形和椭圆形银白色
分别沿着表面裂纹和埋藏裂纹打开管道, 以裂 斑点, 白色斑点附近没有塑性变形痕迹, 圆斑区显示
纹面为检验面。表面裂纹和埋藏裂纹断面均有明显 有从中心向四周的放射线结构, 为准解理形貌, 在断
的方向性, 呈柱状晶结晶形态, 无明显塑性变形, 无 口上存在显微孔洞、 发纹和二次裂纹, 两个裂纹源的
壁厚减薄, 呈脆性断裂特征。表面裂纹横向贯穿焊 交界面存在撕裂棱, 为韧窝断口, 韧窝是由孔洞形
缝, 止裂于焊缝熔合区, 断口较为平齐, 无金属光泽, 核、 长大和连接形成的, 韧窝之间分布着大量细小的
表面为黑色, 清洗后表面为灰色并无光泽, 断口表面 二次裂纹[ 见图6c )、 6d )]。裂纹断口呈典型的氢脆
覆盖一层致密的腐蚀产物。埋藏裂纹也为环向裂 微观断口形貌特征。
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