1 不鏽鋼法蘭開裂原因理(lǐ)化(huà)分(fēn)析

首先，對(duì)開裂法蘭進行了(le)化(huà)學成分(fēn)分(fēn)析

分(fēn)析結果表明(míng)，該法蘭及焊接材料的(de)化(huà)學成分(fēn)均符合相關标準要求。對(duì)該法蘭頸部外表面及密封面分(fēn)别進行布氏硬度測試，其布氏硬度測試值符合JB4728-2000标準要求。

在材料化(huà)學成分(fēn)合格、硬度檢測合格、管道安裝符合技術要求、耐壓試驗操作規範的(de)前提下(xià)，管道法蘭在耐壓試驗過程中開裂，說明(míng)産生的(de)缺陷與法蘭的(de)内部組織結構或其他(tā)未知因素有關。

2 裂紋性質分(fēn)析

2.1 表面裂紋形貌

将該洩漏法蘭從管道上切割下(xià)來(lái)，對(duì)其進行宏觀檢查，發現法蘭内表面存在裂紋，長(cháng)爲3mm，寬爲0.5mm，裂紋及其附近已經産生鏽漬;法蘭螺栓孔内表面也(yě)發現較多(duō)裂紋;法蘭密封面及其他(tā)位置發現多(duō)處非金屬夾雜(zá)物(wù)，個(gè)别非金屬夾雜(zá)物(wù)因脫落在法蘭密封面表面形成小凹坑，凹坑爲 2.0mm，爲 0.8mm，凹坑的(de)邊緣有肉眼可(kě)見的(de)微小裂紋。

對(duì)同廠家、同批次的(de)其他(tā)奧氏體不鏽鋼法蘭進行現場(chǎng)宏觀檢查，發現多(duō)件法蘭存在不同程度的(de)缺陷，有的(de)法蘭外表面存在肉眼可(kě)見的(de)明(míng)顯裂紋。宏觀檢查結果進一步表明(míng)，法蘭洩漏與法蘭本身因素有關系。

2.2 剖面裂紋形貌

爲進一步探求法蘭洩漏的(de)真正原因，随機選擇一件同廠家、同批次，且密封面上因非金屬夾雜(zá)物(wù)脫落而形成小凹坑的(de)平焊法蘭，對(duì)其進行解剖，将其分(fēn)成大(dà)小不均的(de)三份，仔細觀察其剖面發現，法蘭的(de)6個(gè)剖面中有4個(gè)剖面有肉眼可(kě)見的(de)裂紋，裂紋幾乎貫穿整個(gè)剖面。

選擇其中一個(gè)剖面，經粗磨、細磨、腐蝕後觀察，裂紋更加明(míng)顯，幾乎貫穿了(le)整個(gè)剖面。裂紋具有一定的(de)寬度，大(dà)多(duō)裂紋空隙處噙含黑(hēi)色非金屬夾雜(zá)物(wù)，其中有一處夾雜(zá)物(wù)距離法蘭密封面約3.0mm，直徑約 2.5mm，夾雜(zá)物(wù)上部至密封面有明(míng)顯的(de)補焊痕迹，補焊面積約380mm2，補焊深度達3.0mm。

在這(zhè)條新建的(de)工藝管道上，使用(yòng)的(de)管道組成件并非是利舊(jiù)品，而是新購(gòu)進的(de)産品，在法蘭剖面上發現了(le)多(duō)處噙含非金屬夾雜(zá)物(wù)的(de)裂紋，可(kě)以初步判定：裂紋的(de)産生與大(dà)量存在的(de)非金屬夾雜(zá)物(wù)有關。而剖面上的(de)補焊痕迹，卻是一種令人(rén)費解的(de)、非常不正常的(de)現象。

2.3 金相組織分(fēn)析

爲進一步探求裂紋産生的(de)原因，弄清楚新購(gòu)買的(de)法蘭在組焊到管道上之前是否真的(de)經曆了(le)補焊，對(duì)法蘭剖面裂紋位置進行金相檢驗。

取1中所述試件，對(duì)法蘭剖面上有補焊痕迹的(de)位置進行細磨、抛光(guāng)，在100倍顯微鏡下(xià)觀察，裂紋更加清晰，較長(cháng)的(de)裂紋内部含有體積較大(dà)的(de)條狀非金屬夾雜(zá)物(wù)(見圖2)及剖面上彌散的(de)點狀非金屬夾雜(zá)物(wù);裂紋秃鈍，裂紋兩側未見明(míng)顯異常現象;該處金相組織含枝晶狀奧氏體，是典型的(de)奧氏體不鏽鋼焊接接頭組織。

3 裂紋性質判定

綜合上述法蘭裂紋形貌、斷口特征、裂紋微觀形貌及金相組織分(fēn)析結果，表明(míng)裂紋産生在法蘭生産過程中，屬于沿夾雜(zá)物(wù)的(de)鍛制裂紋。爲了(le)消除法蘭表面明(míng)顯的(de)裂紋，在法蘭出廠前确實經曆了(le)補焊。

4 裂紋成因分(fēn)析

4.1 大(dà)量存在的(de)非金屬夾雜(zá)物(wù)，是裂紋産生的(de)根源

由于制造法蘭的(de)鍛坯内存在大(dà)量的(de)非金屬夾雜(zá)物(wù)，在鍛制過程中，體積型夾雜(zá)經反複鍛制，變成面積型夾雜(zá)，使材料内部産生了(le)沿夾雜(zá)物(wù)的(de)鍛制裂紋。體積較大(dà)的(de)夾雜(zá)物(wù)鍛制後變成了(le)尺寸較大(dà)的(de)裂紋;體積較小的(de)夾雜(zá)物(wù)鍛制後變成了(le)尺寸較小的(de)微裂紋。這(zhè)些裂紋大(dà)多(duō)是埋藏裂紋。

鍛坯經過機加工後，埋藏裂紋有的(de)變成了(le)表面裂紋，這(zhè)就是宏觀檢查中發現法蘭内外表面、螺栓孔内存在較多(duō)的(de)微裂紋的(de)原因。對(duì)于法蘭表面尺寸較大(dà)的(de)裂紋，爲了(le)能讓産品出廠，生産廠家采取了(le)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(lái)沒有明(míng)顯的(de)缺陷。這(zhè)就是法蘭補焊面積380mm2、補焊深度3mm的(de)原因。

4.2 鍛制裂紋在試驗壓力作用(yòng)下(xià)進一步擴展，緻使法蘭終洩漏

大(dà)量存在的(de)非金屬夾雜(zá)物(wù)，會降低材料的(de)塑性和(hé)韌性，裂紋内部的(de)夾渣使裂紋的(de)産生應力集中，法蘭無法承受外加載荷，緻使在耐壓試驗過程中，試驗壓力剛剛達到0.6MPa，法蘭便開裂洩漏。

5 采取的(de)措施

(1)将所有問題法蘭全部更換。

(2)繼續查找本裝置中使用(yòng)的(de)同廠家、同批次的(de)其他(tā)管件，采用(yòng)相應檢驗手段，确認其是否合格。

(3)對(duì)新更換的(de)法蘭，除了(le)複驗其化(huà)學成分(fēn)、力學性能外，還(hái)應進行宏觀檢查，評價其幾何尺寸和(hé)表面光(guāng)潔度，并檢查是否有非正常幾何尺寸不連續處。