某L245N 等径三通开裂失效分析

胡志强， 杨专钊， 李德君， 霍 轩， 张骁勇

（1. 西安石油大学 材料科学与工程学院， 西安710065；2. 中国石油集团石油管工程技术研究院， 西安710077；3. 中石油煤层气有限责任公司， 北京100000）

管道三通是压力管道系统必不可少的元件。 在石油石化行业， 管道三通使用极为广泛， 其设计按照压力管道准则， 并且其承压能力高[1-2]， 一旦发生泄漏将会造成严重的安全事故和经济损失。 相对于直管段来说， 三通由于其结构复杂、 几何不连续性、 存在不等厚情况， 易造成很大应力集中[3]。 在正常工况下， 三通也存在局部的屈服。 因此， 对于三通的研究， 要结合其具体使用部位及所使用装置的特点进行分析[4]。

2019 年7 月， 某井在试采交接完成开井生产时， 距井口6 m 处的三通本体出现裂痕并发生泄漏， 失效时管线压力为2.7 MPa， 而该管线的设计压力为6.4 MPa。 失效三通为等径无缝三通， 直径100 mm， 材质L245N。 笔者对本次三通的失效原因进行了详细的分析， 为避免类似事故的再次发生提供参考。

1 裂纹检测及断口分析

观察发现裂纹源位于三通本体近支管处，如图1 所示。 将失效三通沿纵向对称剖开， 对三通内、 外壁进行荧光磁粉检测， 外壁未见裂纹， 但内壁多处可见裂纹。 发生断裂失效的三通， 其断口位于三通主管和支管交汇处， 断口平坦， 呈现明显的宏观脆性断裂特征， 如图2所示。 图2 中红色圆圈所示即裂纹源所在的位置。 根据图3 所示的裂纹源形貌可以判断裂纹由内壁启裂。 用线切割方式将断口上的裂纹源区整体切割下来， 彻底清理后， 进行断口微观形貌分析， 分析设备为VEGA ⅡTESCAN 型扫描电子显微镜。……