不锈钢焊接波纹管失效原因分析

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1、不锈钢焊接波纹管失效原因分析石生芳左延田顾福明摘要：针对某公司不锈钢波纹管膨胀节开裂失效进行了化学成分分析、硬度测试，并进行了裂纹部位金相组织分析、断口解理和断口异物的能谱分析。研究表明，不锈钢波纹管材质的化学成分符合相关技术要求，但主要合金元素珞、银含量均处下限;断裂而腐蚀区含有与硫、氯相关的腐蚀物，波纹管内壁峰底区加工后的拉应力和服股中拉应力迭加作用下产生应力腐蚀开裂。关键词：不锈钢;波纹管膨胀节;裂纹;失效分析;作者简介：石生芳（1964-），男，高级工程师，主要从事特种设备检验检测研究及管理工作。收稿日期：2017-10-11FailureAnalysisofExpansi

2、onJointofStainlessSteelBellowsSHIShengfangZUOYantianGUFumingShanghaiInstituteofSpecialEquipmentInspectionandTechnicalResearch;Abstract：Theexpansionjointcrackingfai1ureisanalyzedbychemicalcompositionancilysis,hardnesstesting，metallographicanalysis,crackfractureandfractureenergyspectrumanalysis.

3、Alltheseshowthatthechemicalcompositionofstainlesssteelbellowsmaterialisinaccordancewiththerelevanttechnicalrequirements,butthemainalloyingelementscontentofCrandNiarelower;thefracturesurfacecorrosionzonecontainsSandClcorrosionrelated,andtheoccurreneeofstresscorrosionbythetensi1estressafterthepr

4、ocessingofthepeakhottomareawiththetensilestressinusetogetherhasbeenproved.Keyword：stainlesssteel;bellowsexpansionjoint;crack;failureanalysis;Received：2017-10-11世界能源日益紧张，天然气在世界能源结构中的比重将赶超石油，成为世界第一大能源，其作为一种清洁、高效的能源越来越受到青睐。天然气管道是将天然气（包括油［□生产的伴生气）从开采地或处理厂输送到城市配气屮心或工业企业用户的管道。利用天然气管道输送天然气是陆地上大量输送天然气

5、的唯一方式。天然气管道中的波纹管膨胀节是一种弹性补偿装置，主要用来补偿管道或设备因温度影响而引起的热胀冷缩位移，从而保证管道安全可靠地工作。木文针对常温使用的某天然气管道不锈钢波纹管膨胀节的泄漏开裂进行了分析研究。1失效检测1.1宏观检测失效的膨胀节外形图如图1所示。由图1可见，中间的波纹管外表油漆大部分已剥落，开裂发生在波纹管第1节的波峰顶端（见箭头所指）。裂纹沿峰顶周向分布，有波折，长度约为1/4周长，穿越焊缝。截去该内衬筒，在波纹管内壁与破裂节相邻的第2节峰底表而，发现有沿底而分布的裂纹，断续曲折走向，基本与破裂段平行，同样穿越焊缝；同时可见开裂段内表面有黄褐色覆盖层（见图2

6、）o内表裂纹在体视显微镜下形貌如图3所示。由图3可以看出，内表未见明显腐蚀现象，裂纹断续、阶梯平行状分布，有粗、有细，两端纤细，还有间隔重叠排列现彖。图1波纹管外表裂纹分布形貌下载原图图3内表谷底裂纹断续分布形貌下载原图1.2化学成分为研究开裂失效的原因，在波纹管膨胀节进行取样，进行了化学成分分析。化学成分分析结果见表1。由表1可知，波纹管材质的化学成分符合SUS304的相关技术要求(JISG4317),主要合金元素珞、鎳含量均处下限[1-2]o1.3硬度检测在径向截面上测定维氏硬度(HVO.1),结果如下:近内表面硬度(HVO.1)为309、294、297;中心区硬度(HVO.1

7、)为270、266、264;近外表面硬度(HVO.1)为317、292、319oSSiMnPJISG4317WO.08WO.030<1.00<2.00<0.(DN1500.0440.0070.461.120.0；2原因分析2.1金相分析2.1.1断面（裂穿区）断面的低倍下分布形貌如图4所示。图4左侧为内表面，右侧为外表面，上侧为断面，可见起伏较大，尤其近外表区，且与基体组织变形相关。在近内表的断面边缘区，可见开裂基本穿晶分布，断面表层未见明显的冶金缺陷，组织为奥氏体+