Page 84 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

何泽宇，等：海上气田多相流量计球阀连接螺柱断裂原因

析、断口分析、硬度测试、金相检验等方法分析螺柱 有3根螺柱断口颜色更深，且断口相对平直，由此推
断裂的原因，以防止该类问题再次发生。 测该3根螺柱为较先断裂件，从上述3根中选取2根

1 理化检验 断口相对平齐的螺柱作为研究对象，分别标记为1号
和2号螺柱。1，2号螺柱断口及侧面宏观形貌如图2
1.1 宏观观察
所示。由图2可知：1号和2号螺纹侧断裂位置锈蚀
现场6根螺柱的纵向中间位置全部断裂， 螺柱断
口表面大部分呈黄褐色，且存在较大面积的锈迹，说 较严重，远离断口处的螺杆表面质量相对较好，同时
明断裂螺柱在现场环境条件下均存在一定程度的腐 可见螺纹表面存在点蚀凹坑；每个螺柱的断口靠近
蚀；其中一根螺栓发生明显缩颈现象，呈塑性变形断 中心部位呈凸起状，而螺纹边沿周围一圈相对位置
裂特征，判断该螺柱为最后的断裂件；剩余的5根中， 较低，边沿锈迹很多。

图 2 1 号和 2 号螺柱断口及侧面宏观形貌
1.2 化学成分分析 纹表面的腐蚀产物进行微区成分分析，得到断口表
依据GB/T 11170－2008《不锈钢 多元素含量 面除了基体金属元素Fe、Mn、Cr、Ni外，还含有较高
的测定 火花放电原子发射光谱法(常规法)》对断裂 含量的O元素，以及少量来自海洋大气环境中的Cl、
螺柱进行化学成分分析，结果如表1所示。由表1可 S等元素，这说明螺柱受到了海洋大气环境的腐蚀。
知：根据 GB/T 20878－2007《不锈钢和耐热钢 牌 螺纹表面除了基体金属元素外，还含有较高含量的
号及化学成分》中关于304不锈钢成分的规定，该不 O、Ca、Si、Cl、S等元素，说明螺纹表面也受到了环境
锈钢螺柱化学成分中锰元素含量比标准值偏高，铬 介质的腐蚀，螺纹表面Cl元素含量低于断口表面Cl
元素含量比标准值偏低，断裂螺柱的化学成分不符 元素含量，说明腐蚀过程中Cl元素更容易渗入螺柱内
合标准要求。 部，并在内部聚集，进一步促进了腐蚀的发生 [1-2] 。
1.3 断口分析 采用酸洗液对上述螺柱断口进行清洗，清洗后
首先使用乙醇将1，2号螺柱的断口清洗干净， 的断口形貌如图3所示。采用体视显微镜对断口进
采用扫描电镜（SEM）配置的能谱仪对断口表面、螺 行观察，发现螺纹表面存在点蚀凹坑，推测为断裂源
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