Page 35 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

金苏柯，等：埋地输油管道焊接弯管开裂原因

统之前发生泄漏，导致管道底部基土被冲散，焊管受
上方管道挤压，在冲压弯头附近发生弯曲变形。
将焊接弯管处剖开，焊接弯管开裂处宏观形貌
如图2所示，整段裂纹沿焊缝环形分布，裂纹源在焊
缝附近，裂纹长度约为80 mm，且穿透管壁。在裂纹
两端沿垂直于裂纹方向将钢管锯开，从而打开断口，
断口宏观形貌如图3所示。由图3可知：断口几乎没
有发生塑性变形，呈一次性脆性开裂形貌特征，裂纹
图 4 裂纹源区 SEM 形貌
从焊管外表面起始，裂纹源处未见异常原材料缺陷。

开裂处

图 5 扩展区 SEM 形貌
图 2 焊接弯管开裂处宏观形貌
压弯头）材料铬元素含量较高，质量分数为8.6%。
较高的铬元素含量使得该材料淬透性较好，在焊接
冷却后容易形成马氏体，裂纹敏感性较大，不适合作
为焊接弯管的选材。
1.4 金相检验
在开裂的焊接弯管上取截面，制成金相试样，用
硝酸乙醇溶液腐蚀，图6为无缝钢管热影响区显微组
织形貌。由图6可知：该处组织为珠光体+针条状
铁素体，具有魏氏组织倾向。图7是无缝钢管母材区
图 3 裂纹打开后断口宏观形貌 显微组织形貌，组织为珠光体+等轴铁素体，铁素
1.2 SEM分析 体晶粒较细，根据GB/T 6394—2017《金属平均晶
将裂纹打开后的断口置于扫描电镜下观察，结 粒度测定方法》，其晶粒度级别为9级。冲压弯头侧
果如图4所示。在裂纹源处未见异常缺陷。图5是 热影响区和母材区白色光亮，未见明显腐蚀痕迹，说
扩展区SEM形貌，该区域微观形貌特征以沿晶开裂 明该区域材料耐蚀性较好，这与化学成分分析结果
为主 。 相符。冲压弯头处铬元素含量较高，属于马氏体不
[1]
1.3 化学成分分析 锈钢，因此使用硝酸乙醇无法腐蚀。使用王水溶液
在无缝钢管和冲压弯头上各自取样，对试样进 对该区域进行腐蚀，冲压弯头热影响区组织为马氏
行化学成分分析，结果如表1所示。由表1可知：该 体（见图8），晶粒度级别为7级。图9是冲压弯头母
焊接弯管A处 （无缝钢管）材料为25号钢，B处（冲 材区显微组织形貌，为球化珠光体+铁素体。
表1 埋地输油管道化学成分分析结果 %
质量分数
试样编号
C Si Mn P S Cr Ni
A（无缝钢管） 0.23 0.26 0.52 0.019 0.010 0.01 0.01
B（冲压弯头） 0.12 0.42 0.46 0.010 0.001 8.60 0.10
技术要求 0.22~0.29 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.25 ≤0.30

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