304不锈钢探针杆断裂分析

2014-08-01  浏览量:1394

摘要:

本文从304不锈钢探针杆断裂的案例出发,分析了不锈钢探针杆的失效机理——探针杆断裂主因在于母材本身质量欠佳(热处理工艺不当),次要原因是焊接热影响。

 

探针杆断裂位置

图1.探针杆断裂位置

 

1. 案例背景:

该304不锈钢探针杆在输油管道内服役1个月之后,在其与法兰连接部位近焊缝区发生断裂。探针杆直径为Φ16×3mm,输油管道外径为Φ406mm,流速约3m/s,服役温度300℃。

 

2. 分析方法简述:

对断口进行形貌观察,经观察分析发现,探针杆断口形貌为典型的疲劳断口形貌,且疲劳源位于管壁外侧;端口处存在大量的解理刻面,且存在大量细小平行排列的 疲劳条纹,断裂方式属于解理断裂。对断口附近的组织形貌进行分析,分析发现,母材和近焊缝区域的组织均为奥氏体+沿变形方向呈带状分布的δ铁素体+沿晶界 分布的碳化物。由此可以得出,探针杆在焊接前并未进行有效的热处理,高温δ铁素体和晶界碳化物的存在会降低其力学性能。

 

断口宏观形貌

图2.断口宏观形貌(微区)

 

境界弱化SEM

图3.典型的晶界弱化SEM照片

 

3. 结果与讨论:

探针杆断裂位置位于焊缝根部,处于应力集中区,断裂模式属于大应力作用下的单源疲劳断裂。焊接前原材料热处理工艺存在缺陷,并未进行有效的热处理,高温δ铁素体和晶界碳化物的存在导致其力学性能大幅下降,抗疲劳能力减弱,大大降低了产品的服役寿命。

 

4. 建议:

经以上分析可知,探针杆母材的热处理工艺不当,因此委托单位应对供应商提供的原料进行来场检验,剔除不合格的原料,或者在焊接之前进行适当的热处理工艺,消除高温δ铁素体和晶界碳化物。

 

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