T型過濾器主體產生裂紋宏觀觀察和微觀觀察分析

某公司乙烯改造工程乙烯裝置管道安裝的一直流式T型過濾器，在使用4天后過濾器主體產生裂紋，通過搶修補焊后再次投人使用，一天后又在補焊對稱位置產生裂紋。T型過濾器材質為0Cr18Ni9(低溫)，介質為C1-C2烴(含有21%氫組分)；管線系統的操作壓力為，3.32MPa，操作溫度為-99℃，設計壓力為4.15MPa，設計溫度為-105℃。發生失效的T型過濾器實物見圖1，裂紋位置見圖2。

                                                               圖1 T型過濾器實物                                      圖2 裂紋位于焊接熱影響區

1、宏觀觀察

經過對解體前后T型過濾器的裂紋宏觀觀察發現：裂紋是位于焊接熱影響區，垂直于焊縫，并垂直于三通冷加工變形量最大的方向；裂紋與斷口附近沒有明顯的塑性變形，呈現脆性斷裂的特征；另外兩條焊縫之間的距離太小，焊接出現比較嚴重的燒損咬邊以及焊接線能量過大的跡象。上述觀察結果表明，T型過濾器的失效是在較高的殘余應力水平作用下發生的脆性斷裂 。

2、微觀觀察

對T型過濾器焊縫附近的裂紋進行掃描電鏡分析，發現裂紋具有以下特征：裂紋具有解理斷口特征，且在裂紋解理面上存在雞腳形貌，見圖4和圖5；主裂紋上存在二次裂紋，部分二次裂紋發生在晶界，見圖6；裂紋上有明顯的臺階，見圖7。上述結果表明，裂紋具備脆性斷裂的基本特征，且具有明顯的氫脆形貌。

                                              圖4 斷口具解理特征(20×)                                                圖5 解理面上有雞爪形貌(2000×)

                                                圖6 二次裂紋(2000×)                                                                  圖7 斷口存在臺階(75×)

進一步分析發現，在T型過濾器斷口處有大量的微小孔洞，管子內壁存在一層組織結構疏松的多孔層，這些為介質特別是氫原子進入管壁提供了有利的條件。