Page 52 - 理化检验-物理分册2024年第八期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230270

合成氨企业管道弯头环向断裂原因

1,2
张新占 ，孙明华 ，张道福 ，臧 伟 ，乔广通 ，亓海滨 1,2
3
1,2
1,2
3
［1.山东省机械设计研究院，济南 250031；2.齐鲁工业大学（山东省科学院）机械工程学院，济南 250306；

3.瑞星集团股份有限公司， 泰安 271509］
摘 要：某合成氨企业高压管路中的一段弯头发生瞬时环向断裂现象，采用宏观观察、化学成分
分析、扫描电镜和能谱分析、力学性能测试、低倍检验、金相检验等方法对弯头断裂原因进行分析。
结果表明：弯头氮元素含量偏高，且冷弯后未进行正确的热处理，使其产生应变时效脆化和加工硬
化现象；同时材料中环形疏松、带状组织及魏氏组织的存在进一步降低了弯头的力学性能，在一定
冲击力的作用下，弯头发生脆性断裂现象。
关键词： 弯头；应变时效；脆化和加工硬化；脆性断裂；疏松；显微组织
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)08-0036-05

Causes of circumferential fracture of pipeline elbow in synthetic
ammonia enterprise

ZHANG Xinzhan , SUN Minghua , ZHANG Daofu , ZANG Wei , QIAO Guangtong , QI Haibin 1,2
1,2
1,2
3
3
1,2
［1. Shandong Institute of Mechanical Design and Research, Ji’nan 250031, China;
2. School of Mechanical Engineering, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Ji’nan 250306, China;
3. Ruixing Group Co., Ltd., Taian 271509, China］
Abstract: Instantaneous circumferential fracture occurred in a section of elbow in a high-pressure pipeline of
a synthetic ammonia enterprise. The causes of elbow fracture were analyzed by means of macroscopic observation,
chemical composition analysis, scanning electron microscope and energy spectrum analysis, mechanical property test,
low-magnification test and metallographic examination. The results show that the nitrogen content of the elbow was high,
and the correct heat treatment was not carried out after cold bending, which caused strain aging embrittlement and work
hardening. At the same time, the existence of ring loose, banded structure and widmanstatten structure in the material
further reduced the mechanical properties of the elbow. Under the action of a certain impact force, the elbow underwent
brittle fracture.
Keywords: elbow; strain aging; embrittlement and work hardening; brittle fracture; loose; microstructure

20钢具有韧性好、塑性高、焊接性能好等特点，
[1]
广泛应用于各类压力管道中 。某合成氨企业大量
使用20钢无缝承压管道，其管路中一段弯头在停车
检修过程中因碰撞发生瞬时环向断裂现象，断裂位
置如图1所示。

收稿日期：2023-10-07 图 1 管道弯头断裂位置
基金项目：中央引导地方科技发展专项资金项目（YDZX2022
该管路露天架空使用，设计寿命为20 a，于2014年3
016） ；山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目（2023TSGC
月投入使用，在线运行近9 a，执行标准为GB 6479—
0806）
作者简介：张新占（1981—），女，副教授，主要从事材料检测、表 2013《高压化肥设备用无缝钢管》。断裂弯头为90°
征与失效分析工作，zhangxinzhan@qlu.edu.cn 圆弧弯头，规格为219 mm×24 mm（外径×壁厚），
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