不銹鋼法蘭開裂原因

◆鐵素體不銹鋼。含鉻約14%～18%，碳0.12%。因為鉻是鐵素體的穩定劑，奧氏體不銹鋼管相被超過13%的鉻徹底抑制，因而是完全的鐵素體相。

◆ 奧氏體不銹鋼。鎳是奧氏體的強穩定劑，因此，在室溫、低于室溫或高溫狀態下，鎳含量為8％，鉻含量為18％（300型）能使奧氏體相非常穩定。奧氏體不銹鋼與鐵素體相似，不能通過馬氏體相變硬化。

鐵素體和馬氏體不銹鋼的晶粒尺寸等性能與其他同級別鐵素體和馬氏體鋼相似。

奧氏體不銹系FCC結構，在冷凍溫度下都不可能解理斷裂。大型件冷軋80％后，310型不銹鋼有極高的屈服強度和缺口敏感性，甚至在溫度低至-253℃還具有1.0的缺口敏感性比。因此，可用于系統的液氫貯存箱。相似的301型不銹鋼可用于溫度低至183℃的液氧貯存箱。然而，在這些溫度下它是不穩定的。如果發生塑性變形，不穩定的奧氏體將變成脆性的非回火馬氏體。絕大多數奧氏體鋼用于防腐環境，被加熱至500～900℃溫度范圍，鉻碳化物會沉淀在奧氏體晶界，結果使晶界附近范圍內的鉻層被完全耗盡。這部分很容易被腐蝕和局部腐蝕。如果有應力，也會導致脆性斷裂。

為了減輕上述危險，向碳中添加少量的具有比碳化鉻(例如鈦或碳)更好的性能的元素，以形成合金碳化物以防止鉻被耗盡并且產生的應力腐蝕開裂。常稱這種處理為穩定化處理 。

在高溫的奧氏體不銹鋼也通常使用，如壓力容器，以及防止腐蝕和蠕變滿足。某些鋼種因為在焊后熱處理和高溫下對熱影響區及其附近的裂紋十分。因此，當焊接由高溫再加熱，鈮或鈦的碳化物和晶界析出物在晶粒中，從而導致裂紋和影響使用壽命，這必須給予高的優先級。1 理化分析

首先分析了裂紋法蘭的化學成分。

分析結果表明，法蘭和焊接材料的化學成分符合相關標準的要求。對該法蘭頸部外表面及密封面分別進行布氏硬度測試，其布氏硬度測試值符合JB標準要求。

在材料化學成分合格、管道安裝符合技術要求、硬度檢測合格、耐壓試驗操作規范的前提下，管道法蘭在耐壓試驗過程中開裂，說明產生的缺陷與法蘭的內部組織結構或其他未知因素有關。

2 裂紋性質分析

2.1 表面裂紋形貌

??將該泄漏法蘭從管道上切割下來，對其進行宏觀檢查，非標法蘭生產廠家，發現法蘭內表面存在裂紋，***為3mm，寬為0.5mm，裂紋及其附近已經產生銹漬;法蘭螺栓孔內表面也發現較多裂紋;法蘭密封面及其他位置發現多處非金屬夾雜物，個別非金屬夾雜物因脫落在法蘭密封面表面形成小凹坑，凹坑大的為 2.0mm，小的為 0.8mm，凹坑的邊緣有肉眼可見的微小裂紋。

同批次的另外奧氏體不銹鋼法蘭開展現場宏觀檢查，看見多件法蘭存在不同程度的缺陷，有的法蘭外表面存在肉眼可見的明顯裂紋。宏觀檢查結果進一步表明，四川對焊法蘭，法蘭泄漏與法蘭本身因素有關系。

2. 剖面裂紋形貌

隨機選擇一件同廠家，同批次，且密封面上因非金屬夾雜物脫落而形成小凹坑的平焊法蘭，對其進行解剖，將其分成大小不均的三份，仔細觀察其剖面發現，法蘭的6個剖面中有4個剖面有可見的裂。

選擇其中一個斷面，經過粗磨，細磨和腐蝕后，裂紋更加明顯，整個斷面幾乎貫通..裂紋具有一定的寬度，大多裂紋空隙處噙含黑色非金屬夾雜物，其中有一處夾雜物距離法蘭密封面約3.0mm，直徑約 2.5mm，夾雜物上部至密封面有明顯的補焊痕跡，補焊面積約380mm2，補焊深度達3.0mm。

在新建的工藝管道中，使用的管道部件不是舊產品，而是新采購的產品。在法蘭截面上發現了許多含有非金屬夾雜物的裂紋。初步確定裂紋的產生與大量非金屬夾雜物有關。而剖面上的補焊痕跡，不銹鋼法蘭管件，卻是一種令人費解的、非常不正常的現象。

3 金相組織分析

為了進一步探索裂縫的原因，焊接到管之前找出新購買的凸緣真正經歷的凸緣輪廓的焊接裂紋位置冶金測試。

取1中所述試件，對法蘭剖面上有補焊痕跡的位置進行細磨、拋光，碳鋼帶頸法蘭廠，在100倍顯微鏡下觀察，裂紋更加清晰，較長的裂紋內部含有體積較大的條狀非金屬夾雜物(見圖2)及剖面上彌散的點狀非金屬夾雜物;裂紋尖端禿鈍，慶陽帶頸法蘭，裂紋兩側未見明顯異?，F象;該處金相組織含枝晶狀奧氏體，是典型的奧氏體不銹鋼焊接接頭組織。3 裂紋性質判定

上述凸緣裂紋的形態，斷裂特性，形態和裂紋的微觀結構分析，生產過程中在凸緣顯示破解，在裂紋尖端的熱解法夾雜物。為了消除凸緣表面明顯的裂紋，在法蘭交付前實際進行了修復焊接。

4 裂紋成因分析

1、不銹鋼法蘭廠家產品大量存在的非金屬夾雜物，是裂紋產生的根源。

由于制造法蘭的鍛坯中有大量非金屬夾雜物，在鍛造過程中多次將體積夾雜物鍛造成區域型夾雜物，導致材料內部沿夾雜物尖端產生鍛造裂紋。體積較大的攙雜物鍛制后變成了規范較大的裂紋;體積較小的攙雜物鍛制后變成了規范較小的微裂紋。那些裂紋一般是埋藏裂紋。

鍛坯經過機加工后，不銹鋼法蘭廠家，埋藏裂紋有的變成了表面裂紋，這就是宏觀檢查中發現法蘭內外表面、螺栓孔內存在較多的微裂紋的原因。為了能使產品出廠，制造商采取了打磨消除表面裂紋補焊再次機加工等手段，使法蘭外觀上看起來沒有明顯的缺陷。這就是法蘭補焊面積380mm補焊深度3mm的原因。

2鍛造壓力下測試裂紋進一步擴展，從而導致在最終的泄漏凸緣

大量存在的非金屬夾雜物，會降低材料的塑性和韌性，裂紋內部的夾渣使裂紋的尖端產生應力集中，法蘭無法承受外加載荷，致使在耐壓試驗過程中，試驗壓力剛剛達到0.6MPa，法蘭便開裂泄漏。5 采取的措施

(1)將所有問題法蘭全部更換。

（二）繼續搜查本裝置使用的同一生產企業或者批次的其他管件，使用相應的檢驗方法，確定是否合格。

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