Page 44 - 理化检验-物理分册2024年第六期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230330

S32750 双相不锈钢仪表管接头早期疲劳开裂原因

杨中娜，孙玉江，徐志刚，李希明
［中海油（天津）管道工程技术有限公司，天津 300450］

摘 要：某海上平台S32750双相不锈钢仪表管直通接头发生开裂现象，采用宏观观察、断口分析、
化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜和能谱分析等方法对仪表管接头的开裂原因进行分
析。结果表明：由于接头表面存在损伤缺陷，且材料脆性较大，在交变载荷的作用下，裂纹在表面萌
生并扩展，导致接头发生早期疲劳开裂现象。
关键词： 仪表管接头；开裂；热处理；裂纹萌生；显微组织；析出相
中图分类号：TE88；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)06-0028-06
Causes of early fatigue cracking of S32750 duplex stainless steel instrument pipe joints

YANG Zhongna, SUN Yujiang, XU Zhigang, LI Ximing

［CNOOC (Tianjin) Pipeline Engineering Technology Co., Ltd., Tianjin 300450, China］

Abstract: Cracking occurred in the straight joint of S32750 duplex stainless steel instrument pipe on an offshore
platform. The cracking reason of the instrument pipe joint was analyzed by means of macroscopic observation, fracture
analysis, chemical composition analysis, hardness test, metallographic examination, scanning electron microscope and
energy spectrum analysis. The results show that due to the damage defects on the surface of the joint and the brittleness
of the material, under the action of alternating load, cracks initiated and propagated on the surface, resulting in early
fatigue cracking of the joint.
Keywords: instrument tube connector; cracking; heat treatment; crack initiation; microstructure; precipitated phase

S32750双相不锈钢是一种组织中同时含有铁素 接头已使用近34个月，为首例仪表管接头开裂。笔
[1]
体相和奥氏体相的铁基合金 ，具有良好的耐腐蚀 者采用宏观观察、断口分析、化学成分分析、硬度测
性能和力学性能，被广泛应用于石油化工、核电、船 试、金相检验、扫描电镜（SEM）和能谱分析等方法
舶以及建筑等行业中 [2-4] 。某海上平台采油树油嘴下 对仪表管接头的开裂原因进行分析，以防止该类问
游压力变送器仪表阀下方一个材料为S32750的双相 题再次发生。
不锈钢卡套管直通接头（以下简称接头）发生开裂现
1 理化检验
象，接头外侧有一条纵向裂纹。
1.1 宏观观察
根据产品质量文件，接头符合ASTM A182/
开裂接头和完好接头宏观形貌如图1所示。由
A182M—2016 《高温用锻制或轧制合金钢和不锈钢
图1可知：开裂接头内外表面具有金属光泽，未见明
法兰、锻制管件、阀门和部件标准规范》。接头的热
显腐蚀形貌特征；接头沿纵向开裂，断口平直，无明
处理状态为固溶处理，加热温度为1 050 ℃，保温时
显塑性变形，呈脆性疲劳开裂特征；可见明显放射线
间为3 h，冷却介质为水。开裂接头长期处在年平均
聚集于断面左下方深色椭圆形区域[见图1a）区域I]，
温度为23~25.2 ℃， 平均相对湿度为80%的环境下。
该椭圆形区域内的圆点处为疲劳裂纹源，椭圆形区
域属于疲劳起裂区，椭圆形周边存在放射线，放射线
收稿日期：2023-11-23
一直向右扩展至末端，快速扩展区[见图1a）中Ⅱ区
基金项目：国家重点研发计划项目（2022YFC2806300）
域]所占面积较大。裂纹源左下方刚好与表面所刻
作者简介：杨中娜（1985-） ，女，硕士，高级工程师，主要从事失
效分析工作 纵向数字重合，且位于该平面的正中间位置，推测这
通信作者：孙玉江，26910996@qq.com 是裂纹源产生的一个原因。
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