20 MnG 高压锅炉用无缝钢管开裂失效分析

倪栋

（厦门市产品质量监督检验院，福建 厦门361004）

1 前言

高压锅炉经常处于高温和高压状态，在高温蒸气的长期作用下无缝钢管发生氧化和腐蚀的风险较大[1]，因此对其材质、热处理和加工工艺都有着严格的要求，除了应具有高强度、高抗氧化性能和抗腐蚀性能外，还应有良好的组织稳定性[2]。某高压锅炉在服役工作6 年后发生断裂事故，造成较大的经济损失。高压锅炉的失效主要是无缝钢管发生开裂，无缝钢管所用材料的材质为20 MnG。本文采用化学成分分析、硬度测试、拉伸试验、金相组织检验和断口SEM 扫描电镜分析等试验手段，研究其开裂失效的原因，最后针对开裂失效原因提出了可行的预防和改进建议。

2 实验过程及结果

2.1 化学成分

在无缝钢管的断口处取化学成分分析试样进行测试，结果如表1 所示。从表1 可以看出该无缝钢管的10 个元素化学成分的测试结果均符合标准GB/T 5310—2017《高压锅炉用无缝钢管》中20 MnG 材质的规定要求[3]，化学成分合格。

2.2 硬度分析

在无缝钢管断口附件取3 件硬度试样进行检测，分别标识为1#、2#和3#，维氏硬度检测结果如表2 所示。从表2可看出其维氏硬度也满足标准GB/T 5310—2017《高压锅炉用无缝钢管》的规定要求[3]。

表1 无缝钢管化学成分检测结果（质量分数单位：%）

表2 无缝钢管维氏硬度检测结果

2.3 拉伸性能分析

沿无缝钢管轴向方向截取3 根拉伸试验样，采用WDW-100 型微控电子万能试验机进行常温拉伸试验，检测结果如表3 所示。从表3 可见，各项指标未见异常，屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均符合标准GB/T 5310—2017《高压锅炉用无缝钢管》的技术要求[3]。……