Page 94 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

贾雅妮，等：不锈钢工艺气管泄漏原因

表1 泄漏管段管侧母材化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn P S Ni Cr Ti
实测值 0.04 0.59 1.83 0.024 0.002 9.16 17.10 0.24
标准值 ≤0.08 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.035 ≤0.030 9.00~12.00 17.00~19.00 0.20~0.70

表2 泄漏管段法兰侧覆盖层化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn P S Ni Cr
实测值 0.03 0.63 0.87 0.027 0.012 9.80 18.90
标准值 ≤0.03 ≤1.75 ≤2.00 ≤0.035 ≤0.020 8.00~12.00 18.00~20.00
表3 泄漏管段法兰侧基层化学成分分析结果 %

质量分数
项目
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S
实测值 0.15 0.24 0.43 1.10 0.48 0.06 0.07 0.020 0.008
标准值 0.12~0.18 0.10~0.60 0.30~0.80 0.80~1.25 0.45~0.65 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.025 ≤0.010
1.4 力学性能测试 枝状、台阶状、孤岛状穿晶扩展；焊缝的显微组织为
对泄漏管段的母材进行力学性能测试，结果如 奥氏体+铁素体；法兰侧母材的显微组织为铁素体
表4所示。由表4可知：泄漏管段的拉伸和冲击性能 +珠光体；法兰侧覆盖层的显微组织为奥氏体+铁
符合GB/T 13296—2013对S32168钢的要求。 素体，裂纹从覆层侧扩展至熔合线。

表4 泄漏管段母材的力学性能测试结果 对裂纹分布形态和微观形貌进行观察，结果如
图5所示。 由图5可知：裂纹靠近于焊缝，起裂于内部，
抗拉强度/ 屈服强度/ 断后伸长率/ 冲击吸收
项目 分布范围较宽，裂纹分支较多，呈树枝状，具有典型
MPa MPa % 能量/J
的应力腐蚀开裂特征。
638 354 51.5 224.0，230.0，
实测值 1.6 断口分析
628 353 47.5 240.0
标准值 ≥520 ≥205 ≥35 — 打开裂纹，以裂纹面为检验面，断口外观如图6
所示。由图6可知：断口表面呈黑色，断面粗糙，表
对泄漏管的硬度进行测试，结果如表5所示。由
面附着有较为致密的垢物，存在明显从内壁向外壁
表 5 可知：管侧母材硬度符合GB/T 13296—2013
扩展的条纹。
对S32168 钢的要求；法兰侧基层硬度符合NB/T 采用扫描电镜（SEM）对断口进行分析，结果如
47008—2017对15CrMo钢的要求；法兰侧母材覆盖 图7所示。由图7可知：起裂区呈发散状，裂纹源在
层硬度高于NB/T 47010—2017对S30403钢的要求。 内壁，断口表面存在河流状、台阶状花样，呈解理开
1.5 金相检验 裂特征，符合氯致应力腐蚀开裂特征 [1-4] 。
从带有裂纹的管段上分别截取焊接接头、管侧 1.7 垢物成分分析
母材、法兰侧母材及法兰侧覆盖层试样，将这些试样 采用能谱仪对断口表面和内壁垢物成分进行分
置于光学显微镜下观察，结果如图4所示。由图4可 析，结果如图8所示。由图8可知：开裂面产物主要
知：管侧母材的显微组织为奥氏体+形变马氏体+ 含O、Fe、Cr、C、S、Ni元素，以及少量的Cl、Si、K元
析出相，析出相呈链状、点状，形变马氏体主要分布 素；内壁垢物主要含O、Fe、K、S、C、Cr、Cl、Al、Na、
在管段内壁裂纹周围，裂纹由内壁向外壁扩展，呈树 Ni、Ca元素， 以及少量的Mn、Mg、P元素。
表5 泄漏管的硬度测试结果

项目 管侧母材/HV 法兰侧基层/HBW 法兰侧覆盖层/HBW
实测值 200.0，195.8，199.1 163.9，158.5，167.5 218.9，211.2，216.3
标准值 ≤200 118~180 128~187
78