某氢气管道阀门紧固螺柱断裂原因分析

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1、某氢气管道阀门紧固螺柱断裂原因分析杨镇(宝山钢铁股份有限公司，上海201900)摘要：针对一起由于阀门紧固螺柱断裂引发的氢气管道泄漏故障，首先通过多种理化检测手段对螺柱材质、断口形貌等进行了分析，判断认为螺柱断裂属于应力腐蚀开裂；随后对促成应力腐蚀开裂的材料因素、力学因素及环境因素逐一进行分析，辨识出螺柱断裂的根本原因在于选材不当；最后，对螺柱选材和管道阀门检查及建设管理等提出了建议。关键词：紧固螺栓；不锈钢；应力腐蚀开裂；压力管道；断裂；失效分析中图分类号：TH134；TG172．9文献标志码：B文章编号：

2、1001-4837(2014)03—0056—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2014．03．009FailureAnalysisoftheFasteningStudsofHydrogenValveYANGZhen(BaoshanIron&SteelCo．，Ltd．，Shanghai201900，China)Abstract：Leakagewasfoundfromavalveofonehydrogenpipelinebecauseofthefractureofthestudbol

3、tofthevalve．Basedonmaterialanalysis，fracturemorphologyanalysisandotherchemicalorphysicaltesting，itisconsideredt}latstresscorrosioncracking(SCC)isresponsibleforthefractureofthebolt．Thentheinfluenceofthreefactorsofmaterial，stressandcorrosiveenvironmentontheSC

4、Cisanalyzedre—spectivelyindetails．Improperselectionofthematerialisidentifiedastherootcauseofthefractureofthebolt．Atlast，suggestionsaregivenforhowtochoosetheboltmaterialandhowtoexamineandmanagethepipe．Keywords：studbolt；stainlesssteel；stresscorrosioncracking；

5、pressurepipe；fracture；failureanalysis0引言1氢气阀门使用工况及失效状态某企业氢气管道突发泄漏故障，经对泄漏源失效氢气阀门为国产阀门，不锈钢制，型号观察，发现泄漏系氢气管道吹扫管上一小型截止J41W一16P，公称直径25mm，公称压力1．6MPa，位于某氢气管道的吹扫支管上，如图l所示。该阀中分面紧固螺柱断裂所致。对管道进行紧急停氢气管道设计压力1MPa，最高使用压力0．7气泄压处理，更换故障阀门后恢复管道运行。为MPa，使用温度为常温，建于2004年，已使用约9查找阀门泄

6、漏原因，避免以后发生类似故障，文中年。吹扫支管尺寸为DN25，其作用是在需要时通利用多类分析手段对螺柱断裂失效原因进行分析过接入氮气等气源对氢气管道进行吹扫置换，因研究。此，正常情况下该阀门应处于常关状态。·56·CPVT某氢气管道阀门紧固螺柱断裂原因分析于大气环境中，似乎并不存在特别的腐蚀条件。时，这些氯离子会在垂直于螺柱拉应力的方向侵然而，工厂大气中不免存在硫氯等腐蚀性成分，而入并破坏这些微小缺陷表面原有的氧化层保护螺柱所处冷轧区域的空气酸性成分含量可能更膜，而拉伸应力会使得缺陷尖端始终存在应力集高，文献

7、[6]表明，有时在腐蚀介质浓度很低的情中，阻碍新保护膜形成或使得新形成的保护膜破况下材料也会发生应力腐蚀断裂，文献[8]中也裂，从而导致缺陷尖端始终暴露在氯离子等腐蚀表明腐蚀性成分非常可能在对其敏感的金属表面介质中，不断通过电池作用而溶解。这样，随着时细小沟槽等微小缺陷处富集浓缩。由此可以推间的增长，螺柱表面原有的微小缺陷将逐渐长大，测，表2所示断口腐蚀产物中的氯就来源于氢气直至达到临界尺寸而令螺柱突然脆断。由于晶界阀门所处工业大气。这说明螺柱发生SCC的环处的保护膜更容易受到破坏，而碳含量较高的铬境条件同样

8、是天然具备且很难被改变。因此，材锰奥氏体不锈钢的晶界恰好又较弱，因此腐蚀会料条件成为原因分析的关键。有选择性地沿晶界进行，最终形成的断口也就具从上文分析已知阀门紧固螺柱的材质为铬锰有了沿晶断裂特征。或铬锰氮系奥氏体不锈钢。与常见的铬镍系奥氏当然，应力腐蚀开裂的成因和过程非常复杂。体不锈钢相比，它们的共同之处在于两者的组织除选材外，螺柱制造质量也会在一定程度上影响形式都表现为奥氏体，铬镍系不锈钢主要以