天然气管道法兰断裂原因分析

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1、中国工业检验检测网http://www.industryinspection.com2011年特种设备安全与节能学术交流会天然气管道法兰断裂原因分析吴兴华（上海市特种设备监督检验技术研究院，上海200062）摘要：对材料为ASTMA350Gr.LF2,Class1的标准法兰在进行气压试验时发生断裂的原因，采用宏观检测、力学性能试验、扫描电镜分析、金相分析、工艺试验、超声波检测、断裂韧度测试等多种方法，进行了全面综合的探讨，认定使用了脆化程度严重的不合格材料是造成事故的主要原因，该文同时提出了预防事故再次发生的几点建议。关键词：法兰；脆化；冲击韧性；断裂韧度；锻造Abs

2、tract：thisarticlediscussthefracturecauseofstandardflange，whichmaterialisASTMA350Gr.LF2,Class1，happenedinthepneumatictest。Thevisualexamination,mechanicalpropertytesting,SEManalysis,metallographicanalysis,processtesting,ultrasonicexaminationandFracturetoughnessmeasureetc.wereadoptedtoanal

3、yzethefracturecausethoroughlyandsyntheticly.Themainreasonoftheaccidentisembrittlement.Thisarticlealsogivesseveralsuggestionstopreventaccidentoccurredagain.KEYWORD:flange,embrittlement,impacttoughness,Fracturetoughness,forging一、法兰断裂情况简介某液化天然气接收站的天然气管道在进行气压试验时，突然发生爆炸，造成人员伤亡，周围设施不同程度损坏。1.气

4、压试验事故发生于该管道系统气压试验的第六天，试验管线为气化器至计量站之间的长度约520米的天然气管线。在试验压力pT=12.3MPa下，在与法兰盲板连接的为二期工程预留接口的法兰发生断裂，并导致了爆炸，如图1.1所示。图1.1断裂后的法兰70中国工业检验检测网http://www.industryinspection.com论文集2.断裂位置从事故现场看，断裂发生在法兰锥颈小端与法兰直管段相接的转角处，距离法兰直管段与管道连接的外表面焊缝18mm，参见图3.6。该断口平齐，壁厚未见减薄和颈缩现象，呈脆性断裂的特征。二、法兰与钢管基本情况法兰为ASTMA350Gr.LF

5、2，Class1低合金钢锻件。钢管为ASTMSA671Gr.CC60class32常温和低温用电熔化焊钢管；钢管外径为914.4mm，壁厚为46mm。1.法兰锻件制造情况法兰坯料取自方形棒料，经过油压锻造机初步锻缩后，在环段机上继续将坯料锻制成法兰的大致形状，经热处理后，再通过立式车床等机加工设备将法兰加工成所需的规格尺寸。事故法兰制造商仅对法兰所用钢坯做了试样冲击性能试验，但在随后的法兰钢坯锻造后正火热处理时，没有试样与该产品锻件在同一炉内同时进行热处理，此后也没有制取试样再进行低温下的冲击性能试验，不[1]符合ASTMA350《要求缺口韧性试验的管道零部件用碳钢和

6、低合金钢锻件》标准中的要求。2.法兰和钢管的施焊情况法兰和钢管采用手工钨极氩弧焊打底、手工焊条电弧焊填充和盖面，焊接材料为TIG:80Ni1。三、事故法兰的材料和断口检验1.法兰材料性能测试与断口形貌分析（1）宏观检查切向试样图3.1法兰接头外观图3.2法兰断口宏观形貌71中国工业检验检测网http://www.industryinspection.com2011年特种设备安全与节能学术交流会从同批同规格未损坏件法兰与直管焊接后的外观形貌（图3.1）可见，在法兰锥颈小端与法兰直管相接的转角处可见有沟槽，在断裂法兰小端亦可看到沿转角沟槽开裂现象；直管段的断口基本沿管道的

7、横截面断开，无明显起伏，也无明显变形；在相对应的法兰断口上，也未发现断口边缘变形收缩现象。法兰断面沿圆周方向大致可见分为内、外两区域，内圈区域大部分十分粗糙，呈现径向分布为主的撕裂棱，外圈大部分较平细，且有斜向条纹。经宏观检查可推断，法兰开裂为由外表多源启动的脆性断裂，且开裂与法兰锥颈段转角的应力集中和沟漕缺陷有关。2.力学性能试验在法兰的锥颈部位按标准要求截取切向及轴向试样（见图3.1），分别进行拉伸、冲击及硬度检测，测试结果如表1所示。表1法兰颈椎部位试样力学性能数据表RelRmAZHB项目KV2（-45.6℃）J22N/mmN/mm%%5/75