Page 80 - 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


            形成硫化物, 附着在断口表面。                                    协调膨胀, 从而产生了相变应力。由于焊接接头的
                                                               刚性约束, 焊接接头金属冷却收缩受到限制, 产生了
            2 综合分析
                                                               约束应力。
                 由上述理化检验结果可知: 汇管母材的化学成                             焊缝金属快速冷却, 使焊缝中形成马氏体和贝
            分、 力学性能和显微组织均符合相关要求; 焊缝化学                          氏体, 而马氏体和贝氏体对裂纹较为敏感                 [ 7 ] 。
            成分中 Mn 、 Si 元素含量偏高, 导致焊缝处材料的拉
            伸性能和硬度大于母材, 焊缝处显微组织为板条状                           3 结论与建议
            马氏体, 与硬度测试结果吻合; 断口呈沿晶和穿晶混                              汇管泄漏的主要原因是焊接工艺不当, 焊缝中
            合开裂形貌特征, 表面存在明显的鸡爪纹, 具有氢脆                          的马氏体和贝氏体为焊缝开裂提供了条件。建议改
            断裂的典型特征。                                           进焊接工艺, 用焊后热处理方式减小残余应力, 或者
                 氢脆是在焊接过程中, 氢进入钢中的显微缺陷                         在焊接前采取预热的方式将氢释放出来, 也可在管
            内  [ 4 ] , 聚合成分子氢, 当氢富集到足够的程度, 会引                  道内部施加涂层、 堆焊不锈钢或设置其他保护衬里,
            起金属脆化、 空腔表面能减小, 以及空腔内压力增                           以防止该类问题再次发生。
            大, 使显微缺陷扩张成裂口而形成裂纹源。由于氢
                                                               参考文献:
            的扩散, 另一应力集中源形成新的裂口并扩展, 两个
            裂纹源串集连成裂纹。这些裂纹源通常不能准确地                              [ 1 ]  杜凤, 胡正阳, 任帅, 等. 管线钢环焊缝缺陷对腐蚀的
            首尾相接, 所以常常带有枝叉, 并且裂纹的扩展也是                               影响研究进展[ J ] . 当代化工研究, 2023 ( 10 ): 15-17.
            不连续的, 由许多细小的微裂纹各自长大并连接。                             [ 2 ]  黄成杰. 钢铁成分的配比对于材料硬度的影响[ J ] . 冶
                 氢脆的发生需要氢富集, 由于汇管中介质为酸                              金管理, 2021 ( 19 ): 22-23.
                                                                [ 3 ]  王文芳, 潘红波, 赵淮北, 等. 合金元素对热轧中锰钢
            性天然气, 其中有较高含量的 H 2 S 。同时在焊接过
                                                                    组织及力学性能的影响[ J ] . 材料热处理学报, 2021 ,
            程中, 高温电弧的作用将水分解成氢和氧。氢以离
                                                                    42 ( 4 ): 81-86.
            子状态存在, 被液态金属大量吸收, 随着焊缝金属的
                                                                [ 4 ]  毛捷, 王昭. 某电气设备用碳钢弹簧垫圈断裂原因分
            冷却, 会析出氢, 当冷却速率较大时, 氢将以过饱和
                                                                    析[ J ] . 通用机械, 2019 ( 增刊1 ): 42-44.
            的形式存在于焊缝金属中。在焊缝金属中不可避免                              [ 5 ]  吴英铜, 乔桂英, 徐凯, 等. 氢对铁素体 / 贝氏体双相
            地存在大量晶体缺陷, 如空穴、 点阵空位、 位错和非                              X70管线钢拉伸及疲劳性能的影响[ J ] . 材料热处理
            金属夹杂等, 为氢离子的扩散和富集提供场所                    [ 5 ] 。        学报, 2023 , 44 ( 9 ): 114-121.
                 焊接接头处于复杂的应力状态, 是由热应力、 组                        [ 6 ]  张明鲲, 王新辉, 张云动, 等. 热处理对特种设备用高
            织转变应力与约束应力综合叠加构成的。在焊接条                                  强钢激光———电弧复合焊接头氢脆断裂行为的影响
            件下, 局部快速的加热与冷却导致材料内部产生较                                 研究[ J ] . 精密成形工程, 2023 , 15 ( 5 ): 115-122.
                                                                [ 7 ]  田蟠寅, 张云婷, 夏建新, 等. 残余应力对焊接结构疲
            大的温度场, 引起不均匀的热应变, 从而产生热应
                                                                    劳性能的影响[ J ] . 安徽建筑, 2023 , 30 ( 10 ): 67-69.
            力  [ 6 ] 。同时, 在热循环作用下, 各区域的奥氏体化状
            态不同, 引起不均匀的组织转变, 各微区域不能相互

                                                                                                          
            ( 上接第59页)
               ( 2 )螺栓断裂原因与头部断裂起始区存在应力                              [ J ] . 上海金属, 2020 , 42 ( 6 ): 20-26.

            集中有关, 而造成应力集中的原因主要为内部金属                             [ 3 ]  林楚新, 林森, 孙国峰. 某直升机连接螺栓断裂原因
            流线紊乱, 建议后续增大螺栓金相检验抽检频率, 改                               [ J ] . 理化检验( 物理分册), 2021 , 57 ( 10 ): 51-54.
                                                                [ 4 ]  师利芳, 刘正虎, 周林. 车用六角头螺栓断裂原因[ J ] .
            进螺栓的成形质量。
                                                                    理化检验( 物理分册), 2022 , 58 ( 5 ): 26-29.
            参考文献:                                               [ 5 ]  孙国峰, 刘海波, 朱丽, 等. 轮毂螺栓断裂原因分析
                                                                    [ J ] . 汽车工艺与材料, 2016 ( 1 ): 27-29.
             [ 1 ]  丛兵兵, 杜以常, 张弘斌, 等. 马车螺栓镦锻成形微观                [ 6 ]  闫志波, 赵海涛, 陈红卫.301不锈钢螺栓断裂原因分




                  组织有限元模拟[ J ] . 塑性工程学报, 2023 , 30 ( 3 ):           析[ J ] . 锻压技术, 2020 , 45 ( 10 ): 7-12.
                 175-182.                                       [ 7 ]  卿辉, 刘阳. 不锈钢螺栓断裂失效分析[ J ] . 机械工程
             [ 2 ]  王慧, 刘海波, 朱先华, 等. 紧固件的典型失效形式                     师, 2020 ( 8 ): 136-137.
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