Page 59 - 理化检验-物理分册2024年第九期

9

质量控制与失效分析 DOI：10.11973/lhjy-wl230306

紧固管接件螺母开裂原因

吕 渊
（上海材料研究所有限公司，上海 200437）

摘 要：某紧固管接件螺母发生开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜及
能谱分析等方法对螺母开裂的原因进行分析。结果表明：螺母显微组织可见富铬碳化物沿晶界析出，
使材料的抗晶间腐蚀能力降低，腐蚀性介质渗入螺母的内壁，在腐蚀性介质与紧固力的共同作用下，
螺母发生应力腐蚀开裂。
关键词： 螺母；应力腐蚀开裂；晶间腐蚀；富铬碳化物；析出相
中图分类号：TB31；TG144 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)09-0043-05
Reasons for cracking of fastening pipe joint nuts

LYU Yuan

（Shanghai Research Institute of Materials Co., Ltd., Shanghai 200437, China）

Abstract: The nut of a certain fastening pipe joint was cracked. The reasons for nut cracking were analyzed using
macroscopic observation, chemical composition analysis, metallographic examination, scanning electron microscopy,
and energy spectrum analysis. The results show that the microstructure of the nut showed the precipitation of chromium
rich carbides along the grain boundaries, which reduced the material's resistance to intergranular corrosion. Corrosive
media infiltrated the inner wall of the nut, and under the combined action of corrosive media and tightening force, the nut
underwent stress corrosion cracking.
Keywords: nut; stress corrosion cracking; intergranular corrosion; chromium rich carbide; precipitation phase

某紧固管接件螺母发生开裂现象，该螺母的材 1.2 化学成分分析
料为316不锈钢， 管道内通介质为压缩空气。开裂螺 在开裂螺母上取样，对试样进行化学成分分析，
母于2020年8月投入使用，在2023年7月检修时出 结果如表1所示。由表1可知：试样的碳元素含量不

现开裂，总投入使用数量约为15 000件。笔者采用 符合ASTM A480/A480M-23b 《不锈钢和耐热平
板、薄板和带材的一般要求》的要求。
一系列理化检验方法对该螺母进行分析，查明了螺
1.3 金相检验
母开裂的原因，以避免该类问题再次发生。
在裂纹面的剖面上截取金相试样，将试样镶嵌、
1 理化检验 磨抛、腐蚀处理后置于光学显微镜下观察，结果如图
3所示。由图3可知： 试样的显微组织为奥氏体+晶
1.1 宏观观察
界析出相。
开裂螺母所在曲轴的宏观形貌如图1所示， 采用
1.4 扫描电镜 （SEM）及能谱分析
机械加工方法截取开裂处螺母，对开裂螺母进行清
在螺母裂纹面上取样，将试样清洗后置于扫描
洗，开裂螺母清洗前后的宏观形貌如图2所示。由
电子显微镜下观察，结果如图4所示。由图4可知：
图2可知：开裂面较为平整，未见明显塑性变形，裂
裂纹面左下角较为粗糙的区域为瞬断区，该区域呈
纹面局部颜色偏暗，为氧化或腐蚀所致。 韧窝特征，裂纹源位于瞬断区的对侧，即螺母内壁；

瞬断区以外的区域主要呈沿晶特征，靠近内壁边缘
收稿日期：2023-11-06
可见少量异物。
作者简介：吕 渊（1988-） ，男，硕士，高级工程师，主要从事金
属材料的失效分析工作，ylv@sct.org.cn 对靠近内壁边缘的异物进行能谱分析，结果如
43