T型過濾器失效和導致裂紋產生與擴展原因分析

某公司直流式T型過濾器三通采用模具冷拔工藝制作，因此在T直段以及兩部分彎段變形很大，冷加工殘余應力水平很高。T直段內壁空間位置小，角焊縫偏大，兩條焊縫之間的距離太小，焊接殘余應力水平較高。另外在操作使用過程中，T型過濾器濾芯在流體作用下通過濾芯導軌把流體沖擊力傳遞到管壁上，操作壓力產生的工作應力也附加在管壁上。因此過濾器主體存在冷加工、焊接殘余應力，以及工作壓力的作用，總體應力水平較高。

結合操作介質調查，在實際操作過程中流體介質含有21%氫組份，且T型過濾器的操作壓力為3.32MPa，操作溫度為-99℃，具備了材料發生氫脆的基本環境。

該T型過濾器在含氫氛圍的低溫環境中工作，氫原子通過以下步驟進入鋼材組織嘗對其產生危害。首先鋼材與含氫組分接觸后發生碰撞，氫氣分子(H2S)通過物理吸附留在鋼材表面，然后吸附的氫分子分解成氫原子，吸附在鋼材外表面(化學吸附)，進而吸附在鋼材內表面，去吸附成溶解在鋼材中的氫原子，最后沿晶界向鋼材內部擴散。尤其在鋼材受力變形時，會劇烈加速氫原子的擴散，高速擴散的氫原子在滑移面上轉變成分子狀態，而分子氫不具有擴散能力，在晶間聚集產生內壓力，使鋼材進一步變形受限制而呈現出脆性，在較高的應力水平下最終導致開裂。

通過失效部位試驗機械性能試驗、裂紋宏微觀檢查以及金相檢查，結果都一致證明了該T型過濾器在較高殘余應力作用下發生氫脆，最終導致裂紋產生與擴展。