管道焊接接口破裂泄漏原因分析

赵 建

（上海立得催化剂有限公司，上海201500）

管道焊接接口破裂泄漏原因分析

赵 建

（上海立得催化剂有限公司，上海201500）

采用宏观检查，金相分析，扫描电镜等方法对某企业某设备碳钢管道焊接接口断裂进行了分析，指出应力断裂和焊接相变是该设备发生断裂泄漏的原因。

应力；断裂；泄漏

某单位两台振动分离设备在投入运行三天后出现了出料口断裂的情况，导致设备内的物料漏出。为分析其原因，将裂口部分进行取样分析。管道规格：φ32 × 3.5，管道材质：CS，管道工艺条件：设计压力0.7 MPa，使用压力0.2 MPa，设计温度：常温，使用温度：常温。

1 设备检验分析

通过对断裂口的宏观检查，在断裂口没有明显的点蚀现象，断口较为平整。

1.1 金相分析

用线切割切取一块含断口材料，对断口材料试样镶嵌后，磨制成金相试样，如图1所示，金相面为断口附近截面。用2%硝酸酒精腐蚀后，对断口附近不同位置材料组织进行了显微镜观察。如图2所示。

图1 断口宏观形貌

图2 焊接接头金相试样

（1）第一天试样金相观察结果

图3分别为200倍和500倍下观察到的第一天试样金相组织照片。图中黑色基体组织为珠光体，珠光体晶粒粗大，分布不均匀，尺寸在30～150 μm.在珠光体晶粒边界分布有白色网状和块状铁素体组织。此外，也有少量羽毛状的上贝氏体组织及数量较多的加杂物（黑色颗粒状物质）。从混合组织推测焊接接头材料为含碳量较高的亚共析钢在较快速冷却下的组织。粗大的珠光体组织、上贝氏体组织及加杂物会导致材料韧性降低，脆性比较大，容易发生断裂。

图3 第一天试样金相组织照片

（2）第二天试样金相观察结果

图 4分别为 200倍和 500倍下观察到的第二天试样的金相组织照片。图中黑色基体组织为珠光体，晶粒分布不均匀程度大，但晶粒尺寸比第一天试样小，大多在 10～50 μm.在珠光体晶粒边界分布有白色网状和块状铁素体组织，铁素体含量比第一天试样多，尺寸也小。此外，也有少量上贝氏体组织和夹杂物颗粒。从该接头金相组织判断，其晶粒尺寸较小，铁素体含量多，韧性应比第一天试样好。

图4 第二天试样金相组织照片

1.2 电镜分析

图5为样品电镜照片，表1为样品元素分析。

图5 电镜照片

表1 样品元素分析（单位：%）

2 情况调查

（1）管道在焊接完成后第三次使用时发生断裂，检查发现管道与法兰是单面焊接，且管道承受一定的外力作用。

（2）管道外套牙，一定程度上减小了管道的壁厚，使管道强度有所降低。

（3）焊接过程使材料的金相发生变化，使焊接区材料变脆，易发生断裂。

3 分析讨论

在金属化学成分基本一定的条件下，焊缝性能由组织决定。焊缝的组织则与结晶过程和固态相变有关，焊接热影响区是一个相对狭窄的区域，而在这狭窄的区域内，存在着组织层状变化，决定了焊接力学性能的梯度变化。

焊接热影响区各位置所经历的焊接热循环，会在整个热影响区引起不均匀的组织变化，对焊接接头的组织和性能发生强烈的影响，往往带给焊接接头以不良的效果，对于不同的金属，会在热影响区的不同部位引起不同的组织。焊接热影响区取决于材料本身的特性和工艺条件两个方面。

4 结束语

该类设备共计发生了三次断裂，在减少接管连接阀门的重量及接管与法兰焊接采用双面氩弧焊之后，该问题得到了很好的解决。外在的载荷应力和焊接的相变是引起该设备断裂泄漏的原因。

[1]（芬兰）波特（DavidA.Porter），（英国）伊斯特林（KennethE.Easterling），（荷兰）谢里夫（MohamedY.Sherif）著.金属和合金中的相变[M].陈 冷，余永宁，译.北京：高等教育出版社，2011.

Analysis of Fracture Leakage of Pipe Welding Interface

ZHAO Jian
（Shanghai Leader Catalyst Co.，Ltd.，Shanghai 201500，China）

The fracture of the welded interface of a carbon steel pipe in a enterprise is analyzed by macroscopic inspection，metallographic analysis and scanning electron microscopy.It is pointed out that the stress fracture and the welding phase change are the causes of the leakage of the equipment.

stress；fracture；leakage

TG404

B

1672-545X（2017）09-0179-02

2017-06-24

赵 建（1982-），男，江苏南通人，助理工程师，本科，研究方向：设备管理。