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異徑管-大小頭

法蘭與異徑
法蘭與異徑管環焊接接頭
材料：不銹鋼 碳鋼 合金鋼
交期：標準產品常年現貨
描述：聯系站長免費領取相關標準及重量表
規格： DN20-DN3000
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  • 產品詳情
    通過化學分析 、力學性能試驗 、掃描電鏡及 X 射線能譜 、金相分析等方法對某管道工程法蘭 與異徑管對接焊縫的打底環焊縫開裂的原因進行分析 。 分析認為 ，此次開裂的原因是焊接時焊縫 中存在 S 低熔點共晶雜質元素而造成的熱裂紋以及焊接產生的淬硬組織 、較大的焊接拘束力造成 的冷裂紋共同作用所致 。

    某管道工程現場施工時 ，將 DN４００ mm 材質為 F６０ 的法蘭與 DN６００ mm × ４００ mm 、材質為 X６０ 的 異徑管間的對接環焊縫打底焊接完成后 ，再進行焊 接之前第一道打底環焊縫產生裂紋（圖 １ ） ，該裂紋 環向長度約為 ２１０ mm ，最大寬度約為 ２ mm.

    DN４００ mm 、材質為 F６０ 的法蘭生產執行標準為 ASTM A６９４枟高壓傳輸用管法蘭 、管件 、閥門和 零件用碳鋼和合金鋼鍛件標準規范枠［１ ］ ，DN６００ mm × ４００ mm 、材質為 X６０ 的異徑管生產執行標準為 Q／SY GIX １０６ — ２００９ 枟油 氣 輸 送 管 道 工 程 用 DN４００ 及以上管件技術條件枠［２ ］ 。 為探討該打底環焊縫產生裂紋的原因 ，筆者通 過材料化學成分分析 、硬度試驗 、掃描電鏡及 X 射 線能譜以及金相組織分析等對其進行分析 ，具體情 況介紹如下。

    清洗裂紋擴展方向的斷口后用掃描電鏡觀察 ， 結果顯示該斷口具有多源特征 ，圖 ５ 為起源于異徑 管側焊根處的 A 裂紋源形貌 ，裂紋源區為沿晶形 貌 ，擴展區呈沿晶加解理形貌 。 圖 ６ 為起源于異徑 管側焊根處的 B 裂紋源形貌 ，裂紋源區呈沿晶加解。

    從分析的環焊縫上截取含有開裂斷口的試樣 作為金相分析試樣 ，依據 GB／T １３２９８ — １９９１ 枟金 屬顯微組織檢驗方法枠 、GB／T １０５６１ — ２００５枟鋼中 非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗 法枠以及 GB／T ６３９４ — ２００２ 枟金屬平均晶粒度測 量枠［５‐７ ］ ，經 ４ ％ 的硝酸酒精腐蝕之后 ，在 M EF４M 金相顯微鏡及圖像分析系統下觀察 ，結果顯示 ，法 蘭基體顯微組織為鐵素體加珠光體 ，晶粒度評定 結果為 １０ ．０ 級。

    根據上述分析 ，法蘭和異徑管原材料成分符合 文獻［１ ，２］的要求 ，維氏硬度測量結果顯示 ，其中異 徑管硬度結果符合文獻［２］的要求 。 裂紋斷口試樣掃描電鏡觀察顯示 ，A 裂紋源區 呈沿晶斷口形貌 ，其擴展區呈沿晶與解理斷口形貌 ， 裂紋源 X 射線能譜分析結果表明 ，該處除了 Fe 、 M n 、O 、Si 等元素外 ，還存在 S 元素 ，S 元素為低熔點 共晶雜質元素 ，由此可知該裂紋源為熱裂紋 ，且應該 為凝固裂紋 ，凝固裂紋一般產生在焊縫金屬凝固過 程后期的脆性溫度區間 ，此時焊縫金屬結晶完成 ，但 晶粒間尚存在著很薄的液相層 ，塑性很低 ，當冷卻不 均勻收縮而產生的拉伸變形超過臨界值時 ，即沿晶 界液相層開裂 。

    這種裂紋常出現在含 S 、P 較多的碳 鋼焊縫中 ，而對文中所分析的法蘭及異徑管而言 ，其 S 質量分數非常低 ，因此焊縫熔敷金屬中的 S 元素 可能來自焊材或在焊接時的外來污染［８‐１０ ］ 。 通過掃描電鏡觀察發現 ，B 裂紋源區呈沿晶加 解理形貌 ，擴展區呈解理加韌窩形貌 ，屬于冷裂紋 形貌 。 金相分析表明 ，斷口周圍組織中存在淬硬馬氏 體 ，顯微硬度值較高 ，這可能因法蘭及異徑管壁厚較 大 ，焊接預熱不充分或焊接時冷卻速度較快而產生 淬硬馬氏體組織 。

    此外 ，斷口處組織有明顯變形流線 ，說明焊接時 接頭承受較大的拘束應力 ，導致焊縫局部產生明顯 形變 。 因為現場多采用拉板定位焊及坡口內直接定 位焊的方法 ，結構拘束度大時 ，焊接接頭內的拘束應 力和殘余應力也大 ，不利于抗裂 。 在大壁厚鋼管組 對時 ，其剛性也大 ，強力組裝定位焊或增設拉承附件 等也會導致拘束應力和殘余應力增加 ，使抗裂性能 降低 。 綜上所述 ，該打底環焊縫斷口具有多個裂紋源 區的特征 ，斷裂的原因是由于焊接時焊縫中存在低 熔點共晶雜質 S 元素而造成的熱裂紋以及焊接產生 的淬硬組織 、較大的焊接拘束力造成的冷裂紋共同 作用所致
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