不锈钢管厂家焊管断面微裂纹产生原因分析
栏目:行业动态 发布时间:2021-07-23


本文采用宏观检验、化学成分分析、金相分析、扫描电镜分析、能谱分析等方法,找出不锈钢管断面出现多处微裂纹的根本原因,避免发生大的事故。试管截面试样的内壁和内壁金相组织为正常铁素体和珠光体,但可以看出在外壁附近有100m左右的不完全脱碳现象。热影响区附近SEM 检测裂纹分布不均匀,裂纹附近裂纹较多大部分裂纹发生在表面,并沿加深至表面后的方向延伸管道内呈放射状裂纹远离焊缝的是混晶,其中晶体和跨晶共存状态被扩展。通过查看管道外壁裂纹的位置和扩展特性可以判断该裂纹为冷裂纹。

焊接技术在重大工程建设中越来越受到重视,焊接缺陷的分析和预防,特别是在化工容器、电力管道、油气管道、造船等领域,为保证焊接质量而引起人们的重视。焊接缺陷往往是引发重大事故的隐患,包括企业的发展和社会的安全。在对海上石油平台高压天然气回注管线进行检查时,我们通过磁粉探伤和无损检测确认天然气缓冲罐表面存在多处微裂纹。出口为气体喷射器的入口,管道介质为相关气体(微量硫化氢),温度30-35,压力3.3-3.5Mpa。不锈钢管生产企业必须进行目视检查、化学成分分析、金相分析、扫描电镜分析、能谱分析,以防止因该缺陷造成重大事故。

1 试验设备和方法

首先对管段基材进行化学成分分析,采用OLYMPUSGX41防火光学显微镜进行金相分析,采用Quanta FEG 650场发射扫描电子显微镜和EDAX/TSL能谱仪分析管段的显微形貌。管段腐蚀。使用。扫描和表面扫描分析组件。

2 分析测试

2.1 管段宏观分析

2.1.1 原始形状

(1)从天然气缓冲罐出口至注气器入口的管道取样,管道内介质为伴生气(微量硫化氧),肉眼可见。如图1。不锈钢管厂家从图中可以看出,管段外壁没有明显的腐蚀缺陷。通过无损检测技术检测管段。弯头未发现明显缺陷,但直管焊缝热影响区附近有裂纹,方向沿管径方向。

2.1.2 腐蚀产物清洗后管段宏观形貌

图2-3为管段有微裂纹清洗前后对比照片清洗后内外壁表面光滑,有金属光泽,有一些不均匀的腐蚀坑无裂纹等明显缺陷无腐蚀严重的均匀腐蚀占优势。

2.2 大尺度光学显微分析

磨削金相样品时,从管段中分离出样品,用OLYMPUS GX41大幅面光学显微镜观察,金相组织如下图所示。

(1)图4图9为试样的金相组织照片,图4、图8为管段金相试样沿箭头方向进行宏观照片和金相观察的位置和方向示意图。这是图中所示的方向。观察是沿着焊接方向逐渐远离焊接方向。图中可以观察到:金相组织为白色铁素体和黑色珠光体。比较外表面和内表面。试样内壁及内部组织正常,外壁脱碳不完全,脱碳层深度达300微米,脱碳区裂纹分布不均,明显深度越深-150 微米变化,开裂趋势是可以看出它进入这个非常浅的区域,然后在远离焊缝的径向方向上扩展。它达到500-600微米。

2.3 场发射扫描电子显微镜分析

2.3.1 微形态

(1) 样品剖面观察

不锈钢管厂家使用广达FEG 650场发射扫描电镜进一步观察分析金相样品的形貌,EDAX工厂能谱对外墙进行点扫描、线扫描、面扫描成分分析。管段。

图10-图11为管子横截面外壁的显微外观,图10为沿焊缝方向看,图11为从远离焊缝方向看的图。起源于外壁附近分布不均匀的裂纹表面,向内延伸深度从最深到300多微米不等,裂纹扩展到一定深度后逐渐远离焊缝,沿裂纹向内延伸。管径最远达到500微米以上。

(2) 蚀刻样品的截面观察

图12为金相蚀刻后管材截面的SEM显微形貌,可以清楚地看出外壁表面存在不均匀的裂纹分布。几十到100 微米,然后沿着管内径远离焊缝。

2.3.2 微域元素分析

EDAX/TSL能谱用于对管段外壁进行点扫描、线扫描、面扫描等成分分析。图14为管段外壁面扫描成分分析图,从图14中可以清楚地看出,在靠近外壁的80微米范围内,C元素的分布明显变薄。表面有不完全脱碳。

图15-16是管子横截面外壁的线扫描成分分析图,在图17中,可以清楚地看到C元素的分布在120微米范围内变细,随着C元素的分布更靠近外壁。表明表面存在不完全脱碳。

2.5 综合分析

样品化学成分分析表明,管段化学成分符合GB/T699-1999不锈钢管的要求。试样内壁附着的腐蚀产物以棕黑色和黄色为主,以正常均匀腐蚀为主,未发现腐蚀裂纹。清洗后管段外壁对比照片显示,表面无明显腐蚀裂纹,正常均匀腐蚀是主要原因。

不锈钢管厂家通过扫描电镜检测发现,热影响区附近裂纹分布不均,裂纹附近裂纹较多。它们从焊缝向管道方向呈放射状延伸,延伸到超晶与超晶共存的混合晶态。

被测管截面试样金属组织为铁素体和珠光体,内壁和内壁金属组织正常,外壁附近有脱碳不完全,EDS线扫描、表面扫描和点扫描。有脱碳现象,脱碳层深度多在100pm左右。

综上所述,产生的裂纹可以判断为冷裂纹,冷裂纹发生在焊后冷却到低温时。引起冷裂纹的内部因素有氢、应力、组织,外部因素包括大气湿度和预热. 等温度、焊接热输入、基材、焊接过程中的咬边、未焊透等工艺缺陷。由于缺乏现场数据资料,无法分析产生冷裂纹的具体原因,最终推断是由于焊接工艺不当等原因导致表面部分脱碳。的裂缝。

3 结论

(1) 管外壁裂纹的形态特征为缺口锐利、纵横比大。

(2)原点靠近焊缝热影响区,裂纹多发生在表面。

(3)进入表面深处后,从焊缝向管道方向呈放射状延伸,裂纹呈现出沿晶体和超晶共存的混晶扩展特性。

不锈钢管厂家可以根据管子外壁裂纹的形状、位置和扩展特性进行判断,出现的裂纹为冷裂纹,因此建议采用合理选择焊接材料,严格控制焊接过程。由于焊接冷裂纹通常具有在焊后一定时间内发生的潜伏期,解决上述问题,如保证预热温度、合理选择紧急加热、焊条、焊剂、工作区的干燥等。因此,如果能在裂纹发生前及时进行热处理,也可以防止有针对性的冷裂纹。


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